Wat is oppervlaktespanning?
Oppervlaktespanning is de cohesiekracht die de moleculen van een vloeistof vertonen. Door deze kracht kan het oppervlak van een vloeistof in zekere mate weerstand bieden aan externe krachten die erop worden uitgeoefend. Het is deze weerstand die het bijvoorbeeld mogelijk maakt dat een paperclip op het oppervlak van een glas water drijft, hoewel de paperclip een dichtheid heeft die groter is dan het water. Oppervlaktespanning varieert, afhankelijk van de vloeistof en met andere factoren zoals temperatuur.
De neiging van een vloeistof om de eigenschap van oppervlaktespanning te vertonen, vloeit voort uit de aantrekking die de moleculen van een vloeistof voor elkaar hebben. In de vloeistof wordt elk molecuul omgeven door andere moleculen en trekt elk molecuul om het even welke omringende molecule in gelijke mate aan, resulterend in een netto kracht van nul. De moleculen aan het oppervlak van de vloeistof zijn echter niet in alle richtingen omgeven door andere moleculen. Ze trekken sterker aan de moleculen die zich in hun buurt bevinden, waardoor oppervlaktespanning ontstaat.
Waterdruppeltjes vormen zich vanwege oppervlaktespanning en oppervlaktespanning zorgt er ook voor dat lucht bellen in een vloeistof kan vormen. Wanneer moleculen op het oppervlak van een vloeistof andere moleculen aan het oppervlak aantrekken, zal een hoeveelheid vloeistof in de ruimte de neiging hebben een bol te vormen en, in afwezigheid van zwaartekracht, vormen waterdruppeltjes perfecte bollen. Dit gebeurt omdat een bol de vorm heeft die het kleinst mogelijke oppervlak heeft voor een bepaald volume. Wanneer twee kleine druppeltjes botsen in afwezigheid van zwaartekracht, heeft de aantrekking van de moleculen voor andere moleculen de neiging om de druppeltjes te combineren tot een grotere druppel. Deze neiging kan soms ook worden waargenomen bij standaard aardzwaartekracht.
De langwerpige vorm van regendruppels is te wijten aan de aantrekkingskracht van de druppels. Oppervlaktespanning neigt een zeer zwakke kracht te zijn, zodat de druppels gemakkelijk worden vervormd door zwaartekracht of andere krachten zoals middelpuntzoekende of middelpuntvliedende krachten. Sommige insecten en zelfs dieren hebben zich aangepast om te profiteren van deze kracht, hoe zwak deze ook is. Waterwantsen en kleine hagedissen, basilisks genaamd, vertrouwen eigenlijk op de oppervlaktespanning van water om erop te lopen zonder te zinken.
De oppervlaktespanning van een vloeistof, meestal uitgedrukt in dynes per centimeter, is de hoeveelheid kracht die nodig is om het oppervlak van een bepaalde vloeistof over een lineaire afstand van één centimeter te breken. Een dyne is een eenheid van energie of kracht gedefinieerd als de hoeveelheid energie die nodig is om één gram massa te versnellen met een snelheid van één centimeter per seconde in het kwadraat. Eén dyne is ook gelijk aan de International Standard (SI) -eenheid van de micro-newton.