¿Qué es la tensión superficial?

La tensión superficial es la fuerza de cohesión exhibida por las moléculas de un líquido. Esta fuerza permite que la superficie de un líquido resista, hasta cierto punto, las fuerzas externas que se le aplican. Es esta resistencia la que permite, por ejemplo, que un clip de papel flote en la superficie de un vaso de agua aunque el clip de papel tenga una densidad mayor que el agua. La tensión superficial varía, dependiendo del líquido, y con otros factores como la temperatura.

La tendencia de un líquido a exhibir la propiedad de la tensión superficial surge de la atracción que las moléculas de un líquido tienen entre sí. Dentro del líquido, cada molécula está rodeada por otras moléculas, y cada una atrae a las demás moléculas circundantes por igual, lo que resulta en una fuerza neta de cero. Sin embargo, las moléculas en la superficie del líquido no están rodeadas en todas las direcciones por otras moléculas. Tiran más fuertemente de las moléculas que están cerca de ellos, creando tensión superficial.

Las gotas de agua se forman debido a la tensión superficial, y la tensión superficial también permite que el aire forme burbujas en un líquido. A medida que las moléculas en la superficie de un líquido tiran de otras moléculas en la superficie, un volumen de líquido en el espacio tenderá a formar una esfera y, en ausencia de gravedad, las gotas de agua forman esferas perfectas. Esto ocurre porque una esfera es la forma que tiene el área de superficie más pequeña posible para un volumen dado. Cuando dos pequeñas gotas chocan en ausencia de gravedad, la atracción de las moléculas por otras moléculas tiende a hacer que las gotas se combinen en una gota más grande. Esta tendencia a veces también se puede observar bajo la gravedad estándar de la Tierra.

La forma alargada de las gotas de lluvia se debe al tirón de la gravedad en las gotas. La tensión superficial tiende a ser una fuerza muy débil, por lo que las gotas se deforman fácilmente por la gravedad u otras fuerzas como las fuerzas centrípetas o centrífugas. Algunos insectos e incluso animales se han adaptado para aprovechar esta fuerza, aunque sea débil. Los insectos acuáticos y los pequeños lagartos llamados basiliscos en realidad dependen de la tensión superficial del agua para caminar sobre él sin hundirse.

La tensión superficial de un líquido, generalmente expresada como dinas por centímetro, es la cantidad de fuerza requerida para romper la superficie de un líquido particular en una distancia lineal de un centímetro. Una dina es una unidad de energía o fuerza definida como la cantidad de energía requerida para acelerar un gramo de masa a una velocidad de un centímetro por segundo al cuadrado. Una dina también es igual a la unidad del Estándar Internacional (SI) del micro-newton.