Definicje i jednostki współczynnika napięcia powierzchniowego,

Napięcie powierzchniowe jest jednym ze zjawisk występujących na granicy dwóch faz: ciekłej i gazowej. Pod pojęciem granicy faz rozumie się przestrzeń, w której właściwości substancji są odmienne niż jej właściwości we wnętrzu, zarówno fazy ciekłej, jak i gazowej, gdyż na każdą cząsteczkę oddziaływają zarówno cząsteczki z jej fazy, jak i z fazy przeciwnej. Powoduje to różną od zera wypadkową siłę tych oddziaływań, skierowaną do wnętrza jednej z faz.

Współczynnik proporcjonalności σ nosi nazwę współczynnika napięcia powierzchniowego.

σ=$\frac{W}{S}$ lub σ=$\frac{E}{S}$ ($\frac{J}{m2\ }$)

Wartość liczbowa współczynnika napięcia powierzchniowego jest równa pracy W, jaką należy wykonać, aby powiększyć powierzchnię swobodną cieszy o wartość jednostkową, lub jest równa przyrostowi energii powierzchniowej ∆E przy zwiększeniu powierzchni o wartość jednostkową.

Wzory Laplace`a bańki i kropli wody,

Zakrzywiona powierzchnia cieczy wytwarza ciśnienie określone wzorem zwanym wzorem Laplace'a (en:Young-Laplace Equation):

Dla powierzchni kuli (sfera), czyli w kropli .

W bańce o cienkich ściankach , bo bańka ma dwie ścianki.

Oddziaływania cząsteczkowe van der Waalsa – są to oddziaływania między trwałym dipolem i indukowanym (wzbudzonym) dipolem. W cząsteczkach, które nie posiadają trwałego momentu dipolowego, może on być wzbudzany przez cząsteczki z trwałym momentem; następnie taki wzbudzony dipol i trwały dipol oddziałują na siebie podobnie jak dwa trwałe dipole, tyle że znacznie słabiej. W cząsteczkach bez trwałego momentu dipolowego występują natomiast stochastyczne fluktuacje ich chmur elektronowych, powodujące powstawanie chwilowych momentów dipolowych. Cząsteczka posiadająca chwilowy moment dipolowy może go wzbudzić w cząsteczce sąsiadującej, wskutek czego obie cząsteczki mogą się nawzajem chwilowo przyciągać lub odpychać. Uśrednienie sił odpychających i przyciągających daje w wyniku oddziaływanie przyciągające proporcjonalne do 1/r6. Oddziaływania van der Waalsa wynikają m.in. z korelacji ruchów elektronów pomiędzy oddziałującymi atomami – dlatego w metodach obliczeniowych nieuwzględniających korelacji elektronowej sił tych praktycznie nie ma.

Dlaczego kropla ma kształt kuli?

Decydujący wpływ na kształt powierzchni swobodnej kropli mają siły napięcia powierzchniowego powstające wskutek oddziaływań międzycząsteczkowych. Kropla w stanie swobodnym, gdy nie działają na nią żadne siły zewnętrzne lub siły te się znoszą, przybiera kształt idealnej kuli, gdyż jest to bryła o najmniejszej możliwej powierzchni. Na kształt kropli wpływ mają też inne oddziaływania zewnętrzne i wewnętrzne, a także wzbudzone fale. Po oderwaniu się kropli siły lepkości tłumią powstałą na jej powierzchni falę, a siły napięcia powierzchniowego formują bryłę o jak najmniejszej powierzchni przy danej objętości - kulę.

Równanie Laplace’a.

Laplace'a równanie, równanie różniczkowe postaci Δu=0, gdzie: Δ - laplasjan, u - szukana funkcja n zmiennych. Równanie Laplace'a należy do równań różniczkowych cząstkowych. Równanie to opisuje potencjał grawitacyjny lub elektrostatyczny poza punktami źródeł pola, temperaturę wewnątrz ciała przy stacjonarnym przepływie ciepła, potencjał prędkości cieczy przy braku źródeł.

Co to współczynnik napięcia powierzchniowego

Napięcie powierzchniowe jest zjawiskiem, które powoduje, że powierzchnia cieczy zachowuje się jak napięta błonka. Dzięki napięciu powierzchniowemu małe owady mogą biegać po powierzchni wody nie zanurzając się, małe przedmioty o gęstości większej od gęstości wody (szpilka, żyletka) mogą pływać po jej powierzchni, a pająk topik może zbierać pod wodą powietrze w dzwonie zrobionym z pajęczyny. Napięcie powierzchniowe powoduje, że ciecze przyjmują kształt kropli, a także, że poziom cieczy w wąskiej rurce szklanej albo w wąskiej szczelinie między szybkami podnosi się powyżej poziomu wody w naczyniu, do którego zanurzamy rurkę lub szybki

Mechanizm mikroskopowy powstawania napięcia powierzchniowego jest związany z oddziaływaniem między cząsteczkami, z których ciecz się składa. Umieszczenie cząsteczki na powierzchni wymaga oderwania od niej niektórych sąsiadujących z nią cząsteczek. Aby je oderwać, trzeba wykonać określoną pracę. Wobec tego, aby utworzyć swobodną powierzchnię cieczy trzeba wykonać pracę proporcjonalną do liczby cząsteczek znajdujących się na powierzchni a zatem do pola S tej powierzch

Napięcie powierzchniowe to zjawisko fizyczne występujące na styku powierzchni cieczy z ciałem stałym, gazowym, lub inną cieczą. Polega na powstawaniu dodatkowych sił działających na powierzchnię cieczy w sposób kurczący ją (przyciągający do wnętrza cieczy). Zjawisko to ma swoje źródło w siłach przyciągania pomiędzy molekułami cieczy. Występuje ono także zawsze na granicy faz termodynamicznych.

Efektem napięcia powierzchniowego jest np. utrudnione zanurzanie w cieczy ciał nie podatnych na zwilżanie tą cieczą (znika ono w momencie całkowitego zanurzenia takiego ciała). Innym zjawiskiem związanym z napięciem powierzchniowym jest podnoszenie się (np. woda) lub opadanie (np. rtęć) cieczy w wąskich rurkach, tzw. kapilarach - zjawisko to należy do zjawisk kapilarnych.