Co to jest napięcie powierzchniowe?

Napięcie powierzchniowe jest siłą kohezji wykazywanej przez cząsteczki cieczy.Siła ta pozwala, aby powierzchnia cieczy w pewnym stopniu przyłożyła się do niej siły zewnętrzne.To właśnie ten opór pozwala na przykład klips papierowy na powierzchni szklanki wody, mimo że klip papierowy ma gęstość większą niż woda.Napięcie powierzchniowe zmienia się, w zależności od cieczy i innych czynników, takich jak temperatura.

Ze względu na przyciąganie cząsteczki cieczy wynika z przyciągania cieczy do wykazania właściwości napięcia powierzchniowego.W cieczy każda cząsteczka jest otoczona innymi cząsteczkami, a każda przyciąga każdą inną otaczającą cząsteczkę jednakowo, co powoduje siłę netto zerową.Cząsteczki na powierzchni cieczy nie są jednak otoczone we wszystkich kierunkach przez inne cząsteczki.Silnie przyciągają cząsteczki, które są w pobliżu, powodując napięcie powierzchniowe.

Krople wody tworzą się z powodu napięcia powierzchniowego, a napięcie powierzchniowe pozwala również na tworzenie pęcherzyków w cieczy.Gdy cząsteczki na powierzchni cieczy naciągają inne cząsteczki na powierzchni, objętość cieczy w przestrzeni będzie miała tendencję do tworzenia kuli, a przy braku grawitacji kropki wody tworzą idealne kule.Dzieje się tak, ponieważ kula jest kształtem, który ma najmniejszą możliwą powierzchnię dla danej objętości.Kiedy dwa małe kropelki zderzają się przy braku grawitacji, przyciąganie cząsteczek dla innych cząsteczek powoduje, że krople łączą się w większą kroplę.Tę tendencję można czasem obserwować również pod standardową grawitacją Ziemi.

Wydłużony kształt kropel deszczowych wynika z ciągnięcia grawitacji na kropelki.Napięcie powierzchniowe zwykle jest bardzo słabą siłą, więc kropelki są łatwo zdeformowane przez grawitację lub inne siły, takie jak siły dośrodkowe lub odśrodkowe.Niektóre owady, a nawet zwierzęta dostosowały się, aby skorzystać z tej siły, choć może to być słabe.Błędy wodne i małe jaszczurki zwane bazylisami faktycznie polegają na napięciu powierzchniowym wody, aby chodzić po nim bez tonięcia.

Napięcie powierzchniowe cieczy, zwykle wyrażane jako dynometr, to ilość siły wymaganej do rozbicia powierzchni konkretnej cieczy na odległości liniowej jednego centymetra.Dyne to jednostka energii lub siły zdefiniowana jako ilość energii wymaganej do przyspieszenia jednego grama masy w tempie jednego centymetra na sekundę.Jedna dyn jest również równa jednostce Standardu Międzynarodowego (SI) Micro-Newton.