Qu'est-ce que la tension superficielle?
La tension superficielle est la force de cohésion présentée par les molécules d'un liquide. Cette force permet à la surface d'un liquide de résister, dans une certaine mesure, aux forces extérieures qui lui sont appliquées. C'est cette résistance qui permet par exemple à un trombone de flotter à la surface d'un verre d'eau alors que le trombone a une densité supérieure à celle de l'eau. La tension superficielle varie en fonction du liquide et d'autres facteurs tels que la température.
La tendance d'un liquide à présenter la propriété de tension superficielle découle de l'attraction exercée par les molécules d'un liquide. À l'intérieur du liquide, chaque molécule est entourée d'autres molécules, et chacune attire les autres molécules de la même manière, entraînant une force nette de zéro. Les molécules à la surface du liquide ne sont toutefois pas entourées dans toutes les directions par d'autres molécules. Ils tirent plus fortement sur les molécules qui se trouvent à proximité, créant ainsi une tension superficielle.
Les gouttelettes d'eau se forment à cause de la tension superficielle, laquelle permet également à l'air de former des bulles dans un liquide. Lorsque des molécules à la surface d'un liquide attirent d'autres molécules à la surface, un volume de liquide dans l'espace aura tendance à former une sphère et, en l'absence de gravité, les gouttelettes d'eau forment des sphères parfaites. Cela se produit car une sphère est la forme qui a la plus petite surface possible pour un volume donné. Lorsque deux petites gouttelettes entrent en collision en l'absence de gravité, l'attrait des molécules pour d'autres molécules a tendance à amener les gouttelettes à se combiner en une plus grande. Cette tendance peut parfois être observée sous la gravité terrestre standard.
La forme allongée des gouttes de pluie est due à la force de gravité exercée sur les gouttelettes. La tension superficielle tend à être une force très faible, de sorte que les gouttelettes sont facilement déformées par la gravité ou par d'autres forces telles que les forces centripètes ou centrifuges. Certains insectes et même des animaux se sont adaptés pour tirer parti de cette force, aussi faible soit-elle. Les punaises des eaux et les petits lézards appelés basilics dépendent de la tension superficielle de l’eau pour marcher dessus sans s’enfoncer.
La tension superficielle d'un liquide, généralement exprimée en dynes par centimètre, est la quantité de force nécessaire pour casser la surface d'un liquide donné sur une distance linéaire d'un centimètre. Un dyne est une unité d’énergie ou de force définie comme la quantité d’énergie nécessaire pour accélérer un gramme de masse à un taux de un centimètre par seconde au carré. Un dyne est également égal à l’unité standard internationale (SI) du micro-Newton.