Napięcie powierzchniowe

Prezentacja

Rodzaj	Zjawisko fizyczne

Napięcie powierzchniowe jest zjawiskiem fizykochemiczne podobne do oddziaływań o płynu . Wynika to ze wzrostu energii na styku dwóch płynów. Układ dąży do równowagi, która odpowiada konfiguracji o najniższej energii, dlatego modyfikuje swoją geometrię, aby zmniejszyć powierzchnię tego interfejsu. Siłą utrzymującą system w tej konfiguracji jest napięcie powierzchniowe.

Jedną z konsekwencji jest to, że w celu zwiększenia powierzchni interfejsu należy przyłożyć wystarczającą siłę, w przeciwnym razie system pozostaje w minimalnej konfiguracji powierzchni. Efekt ten pozwala np. niektórym owadom chodzić po wodzie, lekkim przedmiotom pozostawać na powierzchni cieczy, rosie nie rozsypywać się na płatkach kwiatów i tłumaczy kapilarność .

Opis

Na powierzchni ośrodka gęstego (ciekłego lub stałego) lub na styku dwóch ośrodków gęstych materia nie jest lokalnie dokładnie w tym samym stanie, co w ośrodkach gęstych: cząsteczki obecne na „interfejsach” oddziałują z cząsteczkami drugiego medium, podczas gdy te znajdujące się w materii oddziałują tylko z rówieśnikami. Interakcja między dwoma mediami powoduje pewną niestabilność (w porównaniu z wnętrzem): stan lokalny na styku ma nieco wyższą energię. Pewna energia na jednostkę powierzchni (wyrażona w dżulach na metr kwadratowy - J/m 2 ) jest więc związana z powierzchnią lub interfejsem , którego źródłem jest siła kohezji między identycznymi cząsteczkami. Równoważne punktu widzenia jest to, że występuje w sąsiedztwie powierzchni lub interfejsu pewnego naprężenia w napięcia w pożywce; jest to siła na jednostkę długości wyrażona w N/m.

Dlatego obojętnie mówimy o energii lub napięciu (ponieważ J / m 2 = N / m ).

W przypadku interfejsu między dwoma gęstymi mediami zwyczajowo mówi się o napięciu międzyfazowym, energii międzyfazowej lub energii interfejsu. Pomiędzy gęstym medium a gazem często mówimy o napięciu powierzchniowym, napięciu powierzchniowym lub energii powierzchniowej.

Efekt ten pozwala np. owadom chodzić po wodzie, lekkim przedmiotom pozostawać na powierzchni cieczy (ilustracja obok), rosie nie rozprzestrzeniać się na płatkach kwiatów i tłumaczy kapilarność . Napięcie powierzchniowe wyjaśnia również powstawanie baniek mydlanych i koalescencję kropel lub baniek.

Proste przykłady i eksperymenty

Zjawisko napięcia powierzchniowego jest w naturalny sposób wykorzystywane przez owady do przebywania na powierzchni wody. Pewna liczba prostych eksperymentów umożliwia wykazanie napięcia powierzchniowego. Jak widać na powyższym zdjęciu, część, która normalnie przy gęstości aluminium powinna opaść na dno szkła pozostaje na powierzchni cieczy. Kolejny eksperyment można przeprowadzić za pomocą spinacza do papieru umieszczonego delikatnie na powierzchni wody.

Upuść kształt

W przypadku kropli cieczy A w cieczy B energia jest minimalna, gdy powierzchnia jest minimalna. Jednak kształtem odpowiadającym najmniejszej możliwej powierzchni zamykającej daną objętość jest kula. Dlatego krople wody mają kulisty kształt. W rzeczywistości grawitacja również odgrywa rolę w określaniu kształtu kropli. Zobacz artykuł o kroplach .

Koalescencja dwóch kropli

Jeśli dwie krople zetkną się, mogą się połączyć i w ten sposób utworzyć pojedynczą kroplę ( koalescencję ), ponownie, aby zminimalizować całkowitą energię, będącą iloczynem napięcia powierzchniowego przez całkowitą powierzchnię. Rzeczywiście, całkowita powierzchnia cieczy jest w ten sposób zmniejszona.

Przykład obliczenia dla dwóch kropli o tym samym promieniu : $R$

Ich objętość jest proporcjonalna do sześcianu ich promienia . Objętość powstałego spadku jest zatem proporcjonalna do i dlatego ma promień równy . $V \,$ $R^ {3}$
${\ styl wyświetlania 2V \,}$ $2 \, R^ {3}$ $2 ^ {{1/3}} \, R$
Ich powierzchnia jest równa każdemu, to znaczy w sumie. Ze swej strony powstała kropla ma pole powierzchni , a więc mniejsze niż dwie początkowe krople. $4 \ pi \, R^ {2}$ $8 \ pi \, R^ {2}$
$4 \ pi \, \ lewo (2 ^ {{1/3}} \, R \ prawo) ^ {2} \ simeq 6.3 \ pi \, R ^ {2}$

Krople mogą się rozdzielać, wprowadzając energię (w postaci kinetycznej) do części cieczy, aby przeciwdziałać napięciu powierzchniowemu. Energia ta może być zapewniona przez lokalną różnicę temperatur, która lokalnie modyfikuje ciśnienie hydrostatyczne i powoduje lokalną ekspansję części cieczy, jeśli ta ekspansja jest szybsza niż propagacja temperatury przez przewodnictwo cieplne.

Menisk wody w szklance

Po nalaniu wody do szklanki unosi się ona o około milimetr wzdłuż ściany, przybierając kształt wklęsły; jest to szczególnie widoczne w przypadku probówki (około 1 cm średnicy). Nazywa się to menisk . I odwrotnie, można sprawić, by powierzchnia wody wystawała poza krawędź szyby bez jej wypływania, powierzchnia wody przybiera wypukły kształt.

Upuść, który wisi bez upadku

To napięcie powierzchniowe utrzymuje kroplę w podporze; masa kropli, która spada z zakraplacza, jest określona przez prawo Tate'a .

Działanie napięcia powierzchniowego na giętkim przewodzie

Wytnij plastikową butelkę,
Oszlifuj jego krawędź, aby usunąć niedoskonałości cięcia,
Wywierć dwa średnicowo przeciwległe otwory 5 mm od krawędzi,
Umieść lekko luźną nitkę w otworze,
Umieścić otwór w pojemniku zawierającym wodę, w której rozcieńczono odrobinę płynu do mycia naczyń, aby wytworzył się bąbelek,
Oderwij dolną część pęcherzyka, aby pokazać, że siła napięcia powierzchniowego, która minimalizuje górną część, jest wystarczająco duża, aby podnieść drut.

Napęd na olej lub mydło

Wytnij kawałek plastiku o długości około trzech centymetrów (zabarwienie go ułatwia zobaczenie) .
Wytnij szczelinę o szerokości jednego milimetra.
Umieść go na wodzie w pojemniku.
Umieść kroplę oleju lub mydła w płynie w szczelinie. Obrabiany przedmiot jest napędzany siłą napięcia powierzchniowego.

Nie możesz powtórzyć doświadczenia bez zmiany wody w pojemniku, ponieważ kropla płynu do mycia naczyń tak bardzo obniża napięcie powierzchniowe, że druga kropla nie może go wystarczająco obniżyć.

Fontanna sodowa

W sodzie rozpuszczone cząsteczki dwutlenku węgla są solwatowane , cząsteczki wody tworzą osłonę wokół CO 2 ; potrząsanie butelką pokonuje napięcie powierzchniowe osłony i cząsteczek CO 2grupować razem, tworząc bąbelki; lub też stosując proszek, małe ziarna obniżają napięcie powierzchniowe, można na przykład włożyć gumę do żucia (w ten sposób uzyskuje się efekt gejzeru mieszanki napoju gazowanego Mentos ).

Przypadek gerrisa

W gerris (lub woda) błędów owady, które mają możliwość poruszania się w wodzie z powodu napięcia powierzchniowego. Gerris mierzy około 15mm, więc możemy oszacować długość części nóg stykającej się z wodą na mm. Średnicę nóg (w tym hydrofobowe włosy) można uznać za znikomą w porównaniu z ich długością. Masa gerrisa wynosi około 80 mg. ${\ styl wyświetlania l = 3}$

Siłę reakcji wody na łapach zwierzęcia można oszacować na podstawie napięcia powierzchniowego, szacując długość potrójnej linii kontaktu między łapami, powietrzem i wodą. Mamy 4 długie nogi hydrofobowe, stykające się po obu stronach. Prowadzi do siły (biorąc ) ${\ displaystyle \ gamma \ simeq 70 \; \ mathrm {mN / m}}$

fa=8γja≃8⋅3.10-3⋅70,10-3≃1,7miNIE{\ displaystyle F = 8 \ gamma l \ simeq 8 \ cdot 3,10 ^ {-3} \ cdot 70,10 ^ {-3} \ simeq 1,7 \, \ mathrm {mN}} ${\ displaystyle F = 8 \ gamma l \ simeq 8 \ cdot 3,10 ^ {-3} \ cdot 70,10 ^ {-3} \ simeq 1,7 \, \ mathrm {mN}}$

porównać z wagą owada

P=misol≃80,10-6⋅10≃0,8miNIE.{\ displaystyle P = mg \ simeq 80,10 ^ {-6} \ cdot 10 \ simeq 0,8 \, \ mathrm {mN}.} ${\ displaystyle P = mg \ simeq 80,10 ^ {-6} \ cdot 10 \ simeq 0,8 \, \ mathrm {mN}.}$

Dlatego rozumiemy, dlaczego to zwierzę może poruszać się po wodzie. Widzimy jednak, że jeśli woda zostanie zanieczyszczona środkami powierzchniowo czynnymi , a napięcie powierzchniowe spadnie do 20 mN/m, owad tonie. To sprawia, że obecność tego owada jest dobrym wskaźnikiem poziomu zanieczyszczenia cieku wodnego.

Inne zjawiska

Ciecz może unosić się (lub opadać) w wystarczająco cienkiej rurce (zwanej kapilarą w odniesieniu do grubości włosa): jest to efekt kapilarny, rządzony prawem Jurina .

Pomiar napięcia powierzchniowego

Znajomość napięcia powierzchniowego materiału jest niezbędna w przemyśle. Rzeczywiście, im jest ona wyższa, tym więcej materiału będzie można zadrukować lub np. skleić. Wręcz przeciwnie, im bardziej materiał ma niski poziom napięcia powierzchniowego, tym bardziej będzie służył jako filtr ( hydrofobowy lub nawet oleofobowy ). Pojęcie napięcia powierzchniowego jest wszechobecne, szczególnie w przemyśle tworzyw sztucznych, ceramicznym i metalowym.

W przypadku plastiku: jest to kwestia wiedzy, czy da się zadrukować lub skleić dany materiał, czy materiał został do tego poddany obróbce…
W przypadku metali: pomiar napięcia powierzchniowego służy do sprawdzenia, czy materiał jest czysty i dlatego nadaje się do procesu transformacji.

Definicja

Napięcie powierzchniowe jest definiowane na podstawie siły, jaka musi być przyłożona, aby zwiększyć powierzchnię systemu. Załóżmy, że bierzemy pojemnik zawierający płyn, na jego powierzchni mamy prostokątną ramę złożoną z trzech stałych ścian i ruchomej. Następnie do powierzchni przykładana jest siła styczna w celu zwiększenia obszaru ograniczonego ramą. Widać, że dla danego płynu natężenie siły jest wprost proporcjonalne do długości . Natężenie tej siły można zatem zapisać: $\ vec {F}$ $L$

${\ Displaystyle F = 2 \ \ gamma \ L}$

Współczynnik 2 jest związany z faktem, że interfejs ma dwie strony. jest napięciem powierzchniowym, wyrażanym w N/m i zależy tylko od rozważanego płynu. Pomiar tej siły jest zatem pierwszym sposobem określenia . $\gamma$ $\gamma$

Jeśli weźmiemy pod uwagę płaską powierzchnię swobodną, równowaga sił napięcia powierzchniowego na obwodzie powierzchni wynosi zero. W przypadku zakrzywienia powierzchni:

ta równowaga sił napięcia powierzchniowego na elemencie powierzchni pozostaje zerowa w rzucie na płaszczyznę styczną do powierzchni ; $Oxy$
nie jest zerem w rzucie na oś prostopadłą do powierzchni . $Oz$

Powstała siła zależy od promieni krzywizny powierzchni oraz wzdłuż dwóch prostopadłych osi i . siła ta jest równoważona przez ciśnienie, które nazywa się ciśnieniem Laplace'a : $fa$ $R_x$ ${\ styl wyświetlania R_ {y}}$ $Wół$ $Oy$ ${\ displaystyle \ Delta P = \ gamma \ lewo ({\ Frac {1} {R_ {x}}} + {\ Frac {1} {R_ {y}}} \ po prawej)}$

Określenie tej różnicy ciśnień między dwiema stronami interfejsu jest zatem drugim sposobem określania napięcia powierzchniowego.

Metody pomiaru

Pomiar kształtu

Metoda wiszącej kropli lub stalagmometria : kropla jest obserwowana z profilu. Precyzyjne dopasowanie kształtu za pomocą rodziny znanych krzywych w połączeniu z wielkością kropli umożliwia poznanie długości kapilary . Znając gęstość cieczy, dedukujemy napięcie powierzchniowe.
Metoda kropli siedzącej : kroplę umieszcza się na płaskim, stałym podłożu, obserwujemy utworzony kąt zwilżania , co pozwala określić napięcie powierzchniowe.
Metoda wirującej kropli: ciecz 1 jest wprawiana w wirowanie w cieczy 2 tak, aby mieć geometrię cylindra o długości większej niż czterokrotność promienia. W tym przypadku napięcie powierzchniowe jest związane z prędkością obrotową, promieniem wewnętrznego cylindra i różnicą gęstości obu cieczy. Ta metoda jest odpowiednia dla niskich napięć międzyfazowych. W tym przypadku mierzymy napięcie powierzchniowe między dwiema cieczami.
Metoda tuszu testowego: napięcie powierzchniowe można zmierzyć za pomocą kalibrowanych tuszy testowych. Na materiale rysujemy linię tuszem. W zależności od reakcji farby wybiera się farbę o wyższym lub niższym poziomie i tak dalej aż do ustalenia poziomu napięcia powierzchniowego materiału.
Metoda pomiaru wzrostu cieczy w kapilarze według prawa Jurina .

Pomiar masy

Metoda wagi kropli polega na ważeniu kropli, która spada z kapilary o znanym promieniu . Jako pierwsze przybliżenie, siły działające na kroplę to jej ciężar oraz siła od napięcia powierzchniowego na poziomie kapilar . Właśnie wtedy, gdy kropla odrywa się, ciężar kropli jest równy siłom kapilarnym . Znajdujemy prawo Tate'a , $r$ $P = mg$ $\gamma$ $F = 2 \ pi r \ gamma$ $P = F$

m = {\ frac {2 \ pi r \ gamma} {g}}

Znając masę kropli, możemy wrócić do napięcia powierzchniowego . $mi$ $\gamma$

Pomiar siły

Pomiary siły wykorzystują metody odrywania lub metody rozciągania płynnych folii za pomocą ostrza, suwmiarki lub pierścienia. Tak jest w przypadku metod płyt Wilhelmy'ego i pierścieni du Nouy . Płytka lub pierścień jest wyciągany z cieczy podczas pomiaru wywieranej siły. Notujemy wartość siły tuż przed oderwaniem się łąkotki . Tak uzyskaną siłę dzielimy przez szerokość płytki lub przez obwód pierścienia i otrzymujemy wartość napięcia powierzchniowego modulo współczynnik trygonometryczny.

Pomiar ciśnienia

Pomiar ciśnienia obejmuje metodę maksymalnego ciśnienia pęcherzyków: ciśnienie mierzone jest w pęcherzykach wyrzucanych z kapilary zanurzonej w cieczy. Przy maksymalnym ciśnieniu można wykorzystać prostą zależność do obliczenia napięcia powierzchniowego między cieczą a powietrzem.

Typowe wartości

Napięcie powierzchniowe dla różnych cieczy mających kontakt z powietrzem
Procenty mieszaniny są procentami masowymi

Ciekły	Temperatura (°C)	Napięcie powierzchniowe γ ( 10-3 Nm- 1 )
Kwas octowy	20	27,6
Kwas octowy (40,1%) + Woda	30	40,68
Kwas octowy (10,0%) + Woda	30	54,56
Aceton	20	23,7
Eter dietylowy	20	17,0
Etanol	20	22.27
Etanol (40%) + Woda	25	29,63
Etanol (11,1%) + woda	25	46,03
Glicerol	20	63
Izopropanol	20	21,7
Rtęć	15	487
Rtęć	20	436
Metanol	20	22,6
Oktan	20	21,8
woda	0	75,64
woda	20	72,8
woda	25	71,97
woda	37	70
woda	50	67,91
woda	100	58,85

Poniższe wartości zaczerpnięto z materiałów informacyjnych Henri Brocha na temat mechaniki płynów :

granica faz (woda + surfaktant płucny )/powietrze: 25 × 10-3 Nm- 1 ;
osocze krwi , 37 ° C : σ = 73 × 10 -3 N m -1 ;

Źródło: Flow Science Inc.

granica faz woda/olej w temperaturze 20 °C : σ = 20 × 10-3 Nm- 1 ;
granica faz olej/powietrze w 20 ° C : σ = 32 × 10 -3 N m -1 ;

Mechanizm

Interfejs ciecz/gaz

W płynie ( cieczy lub gazie ) cząsteczki wywierają między sobą siły przyciągania lub odpychania: siłę Van der Waalsa (przyciąganie), siłę elektrostatyczną (przyciąganie lub odpychanie, wiązanie wodorowe ). Potencjał interakcji generowany przez te siły międzycząsteczkowe przyczynia się do zmniejszenia energii płynu, a tym samym do jego stabilizacji. Na przykład w przypadku wody to wiązania wodorowe nadają wodzie jej siłę spójności. Istotną różnicą między gazem a cieczą jest to, że gęstość pierwszego jest tysiąckrotnie mniejsza niż drugiego, dlatego cząsteczki są od siebie znacznie oddalone, a zysk energii generowany przez siły międzycząsteczkowe jest znacznie słabszy (przypadek graniczny to idealny model gazu, w którym cząsteczki nie wchodzą w interakcje).

Czysta ciecz ciało jednolite na resztę tworzy fazę . W tej cieczy każda cząsteczka generuje siły oddziaływania we wszystkich kierunkach w sposób całkowicie izotropowy z sąsiednimi cząsteczkami: wypadkowa tych sił jest zatem zerowa. Jeśli umieścimy się na granicy między cieczą a gazem, energia wynikająca z sił przyciągania między cząsteczkami cieczy i gazu jest pomijalna, ponieważ gaz ma znacznie mniejszą gęstość niż ciecz, oddziaływania międzycząsteczkowe między cząsteczkami płynu jest zatem silniejsze niż oddziaływania pomiędzy cząsteczkami Spośród cieczy i te z gazu .

Zatem w cieczy nie wszystkie cząsteczki mają możliwość tworzenia takiej samej liczby wiązań z innymi cząsteczkami cieczy. Cząsteczki wewnątrz cieczy oddziałują we wszystkich kierunkach, natomiast molekuły na powierzchni, wystawione na działanie gazu, wiążą się tylko z cząsteczkami cieczy znajdującymi się przy powierzchni lub pod nimi w cieczy. Wypadkowa sił dla cząsteczek powierzchni jest zatem skierowana do wnętrza cieczy. Siła ta jest równoważona przez ciśnienie w cieczy, które jest większe niż w gazie.

Z energetycznego punktu widzenia dwie wzajemnie oddziałujące cząsteczki zmniejszają lokalnie energię płynu. Cząsteczki na powierzchni cieczy mają mniejsze możliwości obniżenia swojej energii poprzez wiązania niż cząsteczki znajdujące się w środku cieczy. Powierzchnia cieczy jest więc strefą bardziej energetyczną niż wnętrze. Ponieważ każdy system stara się mieć minimalną energię, ta powierzchnia jest zredukowana do minimum. W stanie nieważkości ciecz tworzy kulę o minimalnej powierzchni przy stałej objętości. Na Ziemi pod wpływem grawitacji ciecz tworzy kroplę i w zależności od powinowactwa z powierzchnią, na której się znajduje, rozlewa się mniej lub bardziej tworząc kopułę, nieco spłaszczoną pod wpływem grawitacji.

Różnica energii generuje więc siły, które umożliwiają utrzymanie płynu w danej konfiguracji geometrycznej, są to siły kapilarne styczne do powierzchni. Jeśli weźmiemy pod uwagę fragment powierzchni, siła ta wywierana jest na kontur powierzchni i utrzymuje ją w danej pozycji. Siła ta jest zatem wyrażona równaniem , będącym napięciem powierzchniowym i długością rozpatrywanego konturu. ${\ displaystyle {\ tekst {d}} f = \ gamma \, {\ tekst {d}} l}$ $\gamma$ ${\ styl wyświetlania {\ tekst {d}} l}$

Przenikanie do płynu wymaga zatem pewnej energii, co wyjaśnia fakt, że owady (takie jak gerridy ) lub lekkie przedmioty (spinacze) można umieścić na powierzchni wody bez zatonięcia, oraz że „możemy wlać wodę do szklankę, aż poziom wody przekroczy krawędzie szklanki, bez jej spływania.

W próżni obserwujemy to samo zjawisko: część cieczy odparowuje (patrz artykuł Prężność pary nasyconej ). Tak więc tę samą rolę odgrywa niskociśnieniowa warstwa gazu, która otacza powierzchnię cieczy.

W szczególnym przypadku bąbelka ciecz ma postać bardzo cienkiej warstwy, poddana działaniu ciśnienia gazu wewnętrznego nieco wyższego niż na zewnątrz. Jeśli siły przyciągania w cieczy są słabe, film nie wytrzyma. I odwrotnie, jeśli te siły są silne, film dobrze trzyma się i zachowuje elastyczność (bańka mydlana).

Interfejs ciecz/ciecz

Gdy dwie ciecze A i B mieszają się, tworzą jedną fazę . Z drugiej strony, jeśli nie mieszają się, tworzą dwie odrębne fazy.

Jeśli nie mieszają się, to dlatego, że cząsteczki odpychają się nawzajem. Cząsteczki znajdujące się na granicy faz podlegają zatem:

dla cząsteczek A :
- przyciąganiu cieczy A do wewnątrz ;
- do odpychania ze strony cząsteczek B ;
dla cząsteczek B :
- przyciąganiu do wewnątrz cieczy B ;
- odpychanie od cząsteczek A .

[sprawdzić]

Można zatem zauważyć, że wypadkowa sił jest we wszystkich przypadkach skierowana do wnętrza każdej z cieczy.

Kształt interfejsu jest zatem determinowany przez

siły przyciągania w cieczach, A / A i B / B ;
siła odpychania między A i B ;
w stosownych przypadkach grawitacja.

Tak jest w przypadku wody i oleju , sos :

albo olej tworzy warstwę na powierzchni wody;
albo olej tworzy kropelki w wodzie ( emulsja ).

Potrójna linia: kontakt stały - ciecz - para

Często jesteśmy w obecności linii, w której łączą się trzy interfejsy, na styku trzech faz, na przykład ciało stałe / ciecz / gaz. To skrzyżowanie nazywa się potrójną linią. W przypadku, gdy jedna z faz jest ciałem stałym, zjawisko to nazywa się zwilżaniem, a kąt zwilżania nazywany jest kątem między granicą cieczy/płynu a powierzchnią ciała stałego. Ten kąt zwilżania jest określony przez prawo Younga-Dupré . Potrójna linia jest często spotykana, na przykład w następujących sytuacjach:

kropla umieszczona na ciele stałym;
kropla zwisająca z ciała stałego;
krawędź szklanki.

Interakcje ciecz/gaz zostały opisane powyżej.

Podobnie cząsteczki w cieczy mogą być przyciągane lub odpychane przez cząsteczki w ciele stałym. Kształt interfejsu w punkcie potrójnym będzie zatem określony przez:

siła przyciągania w cieczy;
przyciąganie lub odpychanie od ciała stałego;
ciśnienie gazu i opcjonalnie przyciąganie lub odpychanie przez gaz;
powaga.

Jeśli istnieje przyciąganie między cieczą a ciałem stałym:

kropla umieszczona na ciele będzie miała tendencję do rozprzestrzeniania się;
wisząca kropla zostanie zachowana;
ciecz podniesie się wzdłuż szkła (menisk, kapilarność ).

Jeśli istnieje odpychanie między cieczą a ciałem stałym:

kropla umieszczona na bryle będzie miała tendencję do „przegrupowywania się”, przybierania kulistego kształtu;
wisząca kropla spadnie;
ciecz będzie zakrzywiać się w górę.

Związki umożliwiają obniżenie napięcia powierzchniowego, są surfaktantami .

Modelowanie

Napięcie powierzchniowe mierzone jest w niutonach na metr ( Nm- 1 ). Definiuje się ją jako siłę, która musi być przyłożona na jednostkę długości wzdłuż linii prostopadłej do powierzchni cieczy w równowadze, aby spowodować rozciągnięcie tej powierzchni, lub jako praca wywierana przez tę siłę na jednostkę powierzchni. Jednostka napięcia powierzchniowego ( N m −1 ) odpowiada dżulom na metr kwadratowy ( J m −2 ), co odpowiada jednostce energii powierzchniowej. Możemy zdefiniować tę energię interfejsu jako nadwyżkę energii chemicznej w porównaniu z przypadkiem, w którym cząsteczki te znajdują się wewnątrz cieczy, a nie na jej powierzchni.

System ma tendencję do minimalizowania energii powierzchniowej.

Uwagi i referencje

Pierre-Gilles de Gennes, Françoise Brochard-wyart, David Quéré, Drops, bąbelki, perły i fale
Étienne Guyon, Jean-Pierre Hulin i Luc Petit, Hydrodynamika fizyczna
Zobacz na przykład ten link, aby uzyskać bardziej szczegółowe leczenie.
Handbook of Chemistry Lange, wyd. s. 1661-1665