Τι είναι η επιφανειακή τάση;

Η επιφανειακή τάση είναι η δύναμη της συνοχής που παρουσιάζουν τα μόρια ενός υγρού. Αυτή η δύναμη επιτρέπει στην επιφάνεια ενός υγρού να αντισταθεί, σε κάποιο βαθμό, στις εξωτερικές δυνάμεις που ασκούνται σε αυτό. Αυτή η αντίσταση είναι που επιτρέπει, για παράδειγμα, έναν συνδετήρα να επιπλέει στην επιφάνεια ενός ποτηριού με νερό, παρόλο που ο συνδετήρας έχει πυκνότητα μεγαλύτερη από το νερό. Η τάση ποικίλλει, ανάλογα με το υγρό, και με άλλους παράγοντες όπως η θερμοκρασία.

Η τάση ενός υγρού να εμφανίζει την ιδιότητα της επιφανειακής τάσης προκύπτει από την έλξη που ασκούν τα μόρια ενός υγρού μεταξύ τους. Μέσα στο υγρό, κάθε μόριο περιβάλλεται από άλλα μόρια, και το καθένα έλκει κάθε άλλο περιβάλλον μόριο εξίσου, με αποτέλεσμα μια καθαρή δύναμη μηδέν. Τα μόρια στην επιφάνεια του υγρού, ωστόσο, δεν περιβάλλονται προς όλες τις κατευθύνσεις από άλλα μόρια. Τραβούν πιο δυνατά τα μόρια που βρίσκονται κοντά τους, δημιουργώντας επιφανειακή τάση.

Σταγονίδια νερού σχηματίζονται λόγω της επιφανειακής τάσης και επιτρέπει επίσης στον αέρα να σχηματίσει φυσαλίδες σε ένα υγρό. Καθώς τα μόρια στην επιφάνεια ενός υγρού τραβούν άλλα μόρια στην επιφάνεια, ένας όγκος υγρού στο διάστημα θα τείνει να σχηματίσει μια σφαίρα και, απουσία βαρύτητας, τα σταγονίδια νερού σχηματίζουν τέλειες σφαίρες. Αυτό συμβαίνει επειδή μια σφαίρα είναι το σχήμα που έχει τη μικρότερη δυνατή επιφάνεια για έναν δεδομένο όγκο. Όταν δύο μικρά σταγονίδια συγκρούονται απουσία βαρύτητας, η έλξη των μορίων για άλλα μόρια τείνει να αναγκάσει τα σταγονίδια να συνδυαστούν σε ένα μεγαλύτερο σταγονίδιο. Αυτή η τάση μπορεί μερικές φορές να παρατηρηθεί και υπό την τυπική γήινη βαρύτητα.

Το επίμηκες σχήμα των σταγόνων της βροχής οφείλεται στην έλξη της βαρύτητας στα σταγονίδια. Η επιφανειακή τάση τείνει να είναι μια πολύ ασθενής δύναμη, έτσι τα σταγονίδια παραμορφώνονται εύκολα από τη βαρύτητα ή άλλες δυνάμεις όπως οι κεντρομόλος ή οι φυγόκεντρες δυνάμεις. Μερικά έντομα και ακόμη και ζώα έχουν προσαρμοστεί για να επωφεληθούν από αυτή τη δύναμη, όσο αδύναμη κι αν είναι. Τα ζωύφια του νερού και οι μικρές σαύρες που ονομάζονται βασιλικοί βασίζονται στην επιφανειακή τάση του νερού για να περπατήσουν πάνω του χωρίς να βυθιστούν.

Η επιφανειακή τάση ενός υγρού, που συνήθως εκφράζεται ως dynes ανά εκατοστό, είναι το ποσό της δύναμης που απαιτείται για να σπάσει η επιφάνεια ενός συγκεκριμένου υγρού σε μια γραμμική απόσταση ενός εκατοστού. Ένα dyne είναι μια μονάδα ενέργειας ή δύναμης που ορίζεται ως η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για να επιταχυνθεί ένα γραμμάριο μάζας με ρυθμό ένα εκατοστό ανά δευτερόλεπτο στο τετράγωνο. Ένα dyne είναι επίσης ίσο με τη μονάδα Διεθνούς Προτύπου (SI) του μικρο-νεύτωνα.