Поверхностное натяжение, смачивание и капиллярность
Поверхность жидкости является энергетической границей, поскольку поверхностные молекулы испытывают неуравновешенное притяжение внутрь.
1. Поверхностное натяжение
Внутри жидкости межмолекулярные силы действуют во всех направлениях и в основном уравновешиваются. У поверхности сверху меньше соседних молекул, поэтому результирующее притяжение направлено внутрь. Создание новой поверхности требует работы. Коэффициент поверхностного натяжения γ равен силе на единицу длины: γ = F/L, единица Н/м; численно он также равен поверхностной энергии на площадь в Дж/м². Жидкость стремится уменьшить площадь поверхности, поэтому малые капли близки к сфере. Обычно γ уменьшается при повышении температуры и заметно меняется при добавлении поверхностно-активного вещества.
2. Смачивание и контактный угол
Когезия — притяжение молекул жидкости друг к другу, адгезия — притяжение жидкости к другому материалу. Контактный угол θ измеряют внутри жидкости у линии встречи жидкости, твёрдого тела и газа. При относительно сильной адгезии θ меньше 90°, жидкость смачивает поверхность и часто образует вогнутый мениск. При преобладании когезии θ больше 90°, смачивание слабое, мениск выпуклый.