felületfeszültséget

A felületfeszültség (surface tension) a folyadék felületén fellépő kohéziós erő, amely a felület kiterjesztésével szemben hat. Gyakorlatban megadja, mennyi energiát kell befektetni egy egységnyi felület növeléséhez. Mértékegysége N/m. A jelenség a molekulák közötti vonzóerők következménye: a felületi molekulákhoz kevesebb szomszéd tartozik, ezért a felület energiaszintje magasabb, és a felület törekszik a minimalizált terület felé.

Kialakulásában a molekulák kohezív erői és a felületi réteg szerkezete játszik fő szerepet. A felületfeszültség a folyadék felületére jellemző mennyiség, míg a két különböző fázis közti határfelületen általában más, interfacial tension értékek mérhetők. Tiszta folyadékoknál a felületfeszültség hőmérsékletfüggő: általában nő a hőmérséklet csökkenő, és felületaktív anyagok (surfactansok) csökkentik ezt az értéket, megváltoztatva a nedvesítést és a stabilitást.

Matematikai leírása középpontban a Young–Laplace-egyenlet áll: ΔP = γ (1/R1 + 1/R2), ahol γ a felületfeszültség, R1 és R2 a felület görbületi radii. Kapilláris emelkedésnél a h = (2 γ cos θ)/(ρ g r) összefüggés adja meg a felület felemelkedését a csőben, ahol θ a nedvesítési szög, ρ a folyadék sűrűsége, g a gravitációs gyorsítás és r a cső sugara.

Mérése: statikus felületfeszültséget Wilhelmy-plate vagy Du Noüy-gyűrű módszerrel határozzák meg; dinamikus mérésre pedig például maximum bubble pressure vagy pendant drop módszert alkalmaznak. Például tiszta víz (20 °C) körülbelül 72–73 mN/m értéket ad, etanol ennél körülbelül 22–23 mN/m; az értékek hőmérséklettel és kontaminációval jelentősen változhatnak.

Alkalmazások közé tartozik a nedvesítés és felületi stabilizáció, emulziók és habok kezelése, tintasugaras nyomtatás, felületkezelés és mosás.