Co je povrchové napětí?

Povrchové napětí je síla soudržnosti vykazovaná molekulami kapaliny. Tato síla umožňuje povrchu kapaliny odolávat, do určité míry, vnějším silám, které na ni působí. Právě tento odpor umožňuje, aby se na povrchu sklenice vody vznášela sponka na papír, i když má sponka hustotu větší než voda. Povrchové napětí se liší v závislosti na kapalině a dalších faktorech, jako je teplota.

Tendence kapaliny vykazovat vlastnost povrchového napětí vyplývá z přitažlivosti, kterou mají molekuly kapaliny pro sebe. V kapalině je každá molekula obklopena dalšími molekulami a každá přitahuje každou další obklopující molekulu rovnoměrně, což vede k nulové čisté síle. Molekuly na povrchu kapaliny však nejsou obklopeny ve všech směrech jinými molekulami. Silněji přitahují molekuly, které jsou poblíž, a vytvářejí povrchové napětí.

Kapičky vody se vytvářejí kvůli povrchovému napětí a povrchové napětí také umožňuje vzduchu vytvářet bubliny v kapalině. Protože molekuly na povrchu kapaliny přitahují jiné molekuly na povrchu, bude mít objem kapaliny v prostoru tendenci tvořit kouli a v případě nepřítomnosti gravitace tvoří kapičky vody dokonalé koule. K tomu dochází, protože koule je tvar, který má nejmenší možnou plochu povrchu pro daný objem. Když se dvě malé kapičky srazí v nepřítomnosti gravitace, přitažlivost molekul pro jiné molekuly způsobí, že se kapičky spojí do větší kapičky. Tuto tendenci lze někdy pozorovat i za standardní zemské gravitace.

Protáhlý tvar dešťových kapek je způsoben tahem gravitace na kapičkách. Povrchové napětí bývá velmi slabou silou, takže kapičky jsou snadno deformovány gravitací nebo jinými silami, jako jsou centripetální nebo odstředivé síly. Někteří hmyz a dokonce i zvířata se přizpůsobili, aby využili této síly, i když mohou být slabí. Vodní brouci a malé ještěrky zvané bazilišky se ve skutečnosti spoléhají na povrchové napětí vody, aby po ní chodili bez klesání.

Povrchové napětí kapaliny, obvykle vyjádřené jako dyny na centimetr, je množství síly potřebné k rozbití povrchu konkrétní kapaliny na lineární vzdálenost jednoho centimetru. Dyn je jednotka energie nebo síly definovaná jako množství energie potřebné k urychlení jednoho gramu hmoty rychlostí jeden centimetr za sekundu na druhou. Jedno barvivo se také rovná jednotce mezinárodního standardu (SI) mikro-newtonu.