Vad är ytspänning?
Ytspänning är den sammanhållningskraften som uppvisas av molekylerna i en vätska. Denna kraft gör att vätskans yta i viss utsträckning kan motstå yttre krafter som appliceras på den. Det är denna motstånd som till exempel tillåter ett pappersklämma att flyta på ytan av ett glas vatten trots att pappersklämman har en densitet större än vattnet. Ytspänningen varierar beroende på vätskan och med andra faktorer som temperatur.
En vätsks tendens att uppvisa egenskaperna hos ytspänning uppstår från attraktionen som en vätskes molekyler har för varandra. Inom vätskan omges varje molekyl av andra molekyler, och var och en drar till sig varje annan omgivande molekyl lika, vilket resulterar i en nettokraft på noll. Molekylerna vid vätskans yta omges dock inte i alla riktningar av andra molekyler. De drar starkare på molekylerna som är nära dem och skapar ytspänning.
Vattendroppar bildas på grund av ytspänning, och ytspänning gör det också möjligt för luft att bilda bubblor i en vätska. När molekyler på ytan av en vätska drar på andra molekyler vid ytan, kommer en vätskevolym i rymden att tendera att bilda en sfär, och i frånvaro av tyngdkraft bildar vattendroppar perfekta sfärer. Detta inträffar eftersom en sfär är den form som har den minsta möjliga ytarean för en given volym. När två små droppar kolliderar i frånvaro av tyngdkraft tenderar molekylernas attraktion för andra molekyler att få dropparna att kombinera till en större droppe. Denna tendens kan ibland också observeras under jordens tyngdkraft.
Regndropparnas långsträckta form beror på tyngdkraften på dropparna. Ytspänningen tenderar att vara en mycket svag kraft, så att dropparna lätt deformeras av gravitation eller andra krafter som centripetal- eller centrifugalkrafter. Vissa insekter och till och med djur har anpassat sig för att dra nytta av denna kraft, dock svaga men det kan vara. Vatten buggar och små ödlor som kallas basilisker förlitar sig faktiskt på ytans spänning för att vandra på den utan att sjunka.
Ytspänningen för en vätska, vanligtvis uttryckt som dyner per centimeter, är den mängd kraft som krävs för att bryta ytan på en viss vätska över ett linjärt avstånd av en centimeter. En dyne är en energienhet eller kraft som definieras som den mängd energi som krävs för att påskynda ett gram massa med en hastighet av en centimeter per sekund i kvadrat. En färgämne är också lika med den internationella standardenheten (SI) i mikro-Newton.