pinnanjännityksestä

Pinnanjännitys on nesteen ja ilman tai kahden nesteen välinen rajapinta-alueen pinnalla vaikuttava voima, joka pyrkii minimoimaan pinta-alan. Se voidaan tulkita energiana pinta-alan koon kasvattamiseen. Pinnanjännitys γ ilmoitetaan yksikössä N/m. Arvot riippuvat lämpötilasta sekä nesteen puhtaudesta ja pinnansidoksista: puhdas vesi noin 0,072–0,073 N/m (20 °C), etanoli noin 0,022 N/m, elohopea noin 0,43 N/m.

Pinnanjännitys johtuu nestemolekyylien keskinäisistä vetovoimista sekä rajapinnoissa syntyvistä vuorovaikutuksista. Se määrää, miten pinta pyrkii minimoimaan pinta-ala ja miten nesteen pisarat, tippa- ja kapillaarijärjestelmät käyttäytyvät. Esimerkiksi kapillaarinen nousu putkeen voidaan arvioida kaavalla h = 2 γ cos θ /(ρ g r), jossa θ on kosketuskulma, ρ nesteen tiheys, g gravitaation kiihtyvyys ja r kapillaarin säde. Meniskin muoto riippuu kosketuskulmasta: pienellä θ-arvolla pinta on usein concave, suuremmilla arvoilla voi esiintyä convex-muotoa.

Pinnanjännitystä voidaan mitata useilla menetelmillä, kuten sessile-drop- ja pendant-drop -menetelmillä sekä Wilhelmy-levymittauksella tai kapillaarin nousumetodilla. Dynamiikassa tarkastellaan myös dynamic surface tensionia, eli sitä, miten γ muuttuu ajan ja lisäaineiden vaikutuksesta.

Sovelluksissa pinnanjännitys vaikuttaa märkäisyyteen, emulsioiden stabiilisuuteen sekä kapillaarisiin prosesseihin ja moniin teknologisiin käyttötarkoituksiin, kuten maalaus- ja musteprosesseihin, suodattamiseen sekä elintarvike- ja lääketeollisuuteen.