pintajännityksestä

Pintajännitys on nesteen ulkopinnan muodostama voima, joka pitää pinta-alueen mahdollisimman pienen. Se johtuu molekyylien sisäisestä vetovoimasta ja siitä, että pintakerroksen molekyyli on vuorovaikutuksessa muita vahvemmin nesteen molekyylien kanssa. Pintajännitys ilmenee pinta-alaa kutistavana kalvona, joka vastustaa pinnan pienentämistä ja vaikuttaa mm. nesteen muodoon, kapillaariseen nousuun ja pisaroiden muodostukseen.

Pintajännitys mitataan yksikössä newtonia per metri (N/m). Fyysisten ilmiöiden kannalta siihen liittyy Laplacen lause, jonka mukaan kiertymän pinnan yli olevan paine-eron ΔP on γ(1/R1 + 1/R2), missä γ on pintajännitys ja R1, R2 ovat pinnan kaarevuuden säteen pituudet. Esimerkiksi pienissä pulloissa ja kapilleissa tämä paine-ero näkyy kapillaarisena nousuna tai laskuna.

Pintajännitykseen vaikuttavat lämpötila ja epäpuhtaudet. Yleisesti ottaen γ pienenee, kun lämpötila nousee. Pinta-aktiiviset aineet, kuten saippuat ja muut surfaktantit, voivat merkittävästi alentaa pintajännitystä asettumalla pinnalle ja vähentämällä molekyylien vetovoimaa.

Mittaaminen ja mittaustavat: yleisiä menetelmiä ovat Wilhelmy-levy, Du Noüy -rengas sekä kapillaarimittaukset. Käytännössä pintajännitystä voidaan arvioida kapillaarin nousun perusteella sekä tutkimalla erilaisten nesteiden kosketuskulmia ja märkätyyppiä.

Sovelluksia on laajasti teollisuudessa ja biologiassa: maalauksissa ja päällystysprosesseissa, tulostuksessa ja musteissa, ruiskutuksessa sekä aerosoleissa. Biologisesti merkittävä esimerkki on keuhkojen alveolien pinta-aktiivinen aine, joka alentaa pintajännitystä ja mahdollistaa keuhkojen laajenemisen. Pintajännitys vaikuttaa siten nesteiden käyttäytymiseen monissa arkipäiväisissä ja teknisissä ilmiöissä.