Che cos'è la tensione superficiale?
La tensione superficiale è la forza di coesione esibita dalle molecole di un liquido. Questa forza consente alla superficie di un liquido di resistere, fino a un certo punto, alle forze esterne ad esso applicate. È questa resistenza che consente ad esempio a una graffetta di galleggiare sulla superficie di un bicchiere d'acqua anche se la graffetta ha una densità maggiore dell'acqua. La tensione superficiale varia a seconda del liquido e con altri fattori come la temperatura.
La tendenza di un liquido a mostrare la proprietà della tensione superficiale deriva dall'attrazione che le molecole di un liquido hanno l'una per l'altra. All'interno del liquido, ogni molecola è circondata da altre molecole e ognuna attira ugualmente ogni altra molecola circostante, risultando in una forza netta di zero. Le molecole sulla superficie del liquido, tuttavia, non sono circondate in tutte le direzioni da altre molecole. Tirano più fortemente sulle molecole che sono vicine a loro, creando tensione superficiale.
Le gocce d'acqua si formano a causa della tensione superficiale e la tensione superficiale consente anche all'aria di formare bolle in un liquido. Mentre le molecole sulla superficie di un liquido attirano altre molecole in superficie, un volume di liquido nello spazio tenderà a formare una sfera e, in assenza di gravità, le gocce d'acqua formano sfere perfette. Ciò si verifica perché una sfera è la forma che ha la superficie più piccola possibile per un determinato volume. Quando due piccole goccioline si scontrano in assenza di gravità, l'attrazione delle molecole per altre molecole tende a far sì che le goccioline si combinino in una gocciolina più grande. Questa tendenza può talvolta essere osservata anche con la gravità terrestre standard.
La forma allungata delle gocce di pioggia è dovuta all'attrazione della gravità sulle goccioline. La tensione superficiale tende ad essere una forza molto debole, quindi le goccioline vengono facilmente deformate dalla gravità o da altre forze come forze centripete o centrifughe. Alcuni insetti e persino animali si sono adattati per sfruttare questa forza, per quanto debole, sebbene possa essere. Insetti d'acqua e piccole lucertole chiamate basilischi si affidano alla tensione superficiale dell'acqua per camminarci sopra senza affondare.
La tensione superficiale di un liquido, solitamente espressa come dinamiche per centimetro, è la quantità di forza richiesta per rompere la superficie di un liquido particolare su una distanza lineare di un centimetro. Una dyne è un'unità di energia o forza definita come la quantità di energia richiesta per accelerare un grammo di massa ad una velocità di un centimetro al secondo al quadrato. Un dyne è anche uguale all'unità International Standard (SI) del micro-newton.