Pintajännitykseen

Pintajännitys on nesteen pinnalla vaikuttava voima, joka pitää pinnan kalvonkaltaisena rajapintana. Se syntyy nestemolekyylien koheesiovoimista ja siitä, että pinnan molekyylit ovat vuorovaikutuksessa toisiinsa vähemmän kuin sisäpuolella, mikä aiheuttaa pinnalle nettovoiman kohti nestettä. Pintajännitys ilmenee esimerkiksi pisaroiden muotona, kapillaarina nousuna nesteen ja muun aineen rajapinnoilla sekä paradaisten vastustuksena pinnan laajentumiselle.

Pintajännitys mitataan yksikössä newtonia per metri (N/m). Esimerkiksi veden pintajännitys on noin 0,072 N/m nopeudella 20 °C. Lämpötilan noustessa pintajännitys pienenee, ja pintajännitykseen vaikuttavat myös liuottimet, epäpuhtaudet sekä pintaan lisätyt aineet. Pintaa alentavat aineet, kuten pinta-aktiiviset aineet, voivat merkittävästi vähentää pintajännitystä.

Käytännössä pintajännitys vaikuttaa moniin ilmiöihin, kuten kappaleiden märkäkykyyn, pisaroiden muodostumiseen ja kapselitoimintaan. Kapillaarinen toiminta ja kostuminen riippuvat pintajännityksen lisäksi kosketuskulmasta sekä rajapintojen energiaeroista. Youngin yhtälön kaltainen tasapainotila liittyy pinnan jännitykseen, kosketuskulmaan ja rajapintaenergiaan.

Pintajännitystä voidaan mitata useilla menetelmillä, kuten Wilhelmy-levymetodilla ja Du Nouy -renkaalla. Tensiometrit mittaavat nesteen ja ilman tai toisen aineen välisten rajojen voimia ja antavat pintajännityksen arvon. Pintajännitys on keskeinen käsite tekniikassa, kuten inkjet-tulostuksessa, maantieteessä kapillaaritoiminnassa sekä öljy- ja maatalousteollisuudessa.