Pintajännitys

Wikipedia

Hyönteinen voi kävellä veden päällä pintajännityksen ansiosta.

Pintajännitys estää kukkaa uppoamasta.

Fysiikassa pintajännitys on nesteen pinnan ilmiö, jonka vuoksi pinta käyttäytyy kuin joustava kalvo. Se mahdollistaa hyönteisten (kuten vesimittarin) kävelyn veden pinnalla ja aiheuttaa muun muassa kapillaari-ilmiön.

Pintajännitys johtuu nesteen molekyylien välisistä vetovoimista (koheesio), jotka puolestaan johtuvat molekyylien sisäisistä voimista. Nesteessä yleisesti jokaiseen molekyyliin vaikuttavat ympäröivät molekyylit joka suunnasta yhtä suurella voimalla, jolloin voimien summa on nolla. Nesteen pinnalla oleviin molekyyleihin vaikuttavat alapuolella olevien molekyylien vetovoimat, mutta nesteen ulkopuolella ei ole molekyylejä tasaamassa näitä voimia. Veden pinnassa on ikään kuin tiukasti toisiinsa sitoutuneiden vesimolekyylien kerros, jonka tiheys on suurempi kuin veden tiheys pinnan alapuolella. Vedenpinta on kuin kalvo, joka kannattaa kevyitä esineitä. Ilmamolekyylit vaikuttavat myös nesteen pintaan, mutta koska ilma on huomattavasti vettä harvempaa, tämä voima voidaan jättää huomioitta.

Pintajännitystä mitataan newtoneissa per metri (N/m, ja symbolina on yleensä σ, γ tai T. Dimensioanalyysillä voidaan osoittaa, että pintajännityksen yksikkö (N/m) on yhtäpitävä yksikön joulea per neliömetri (J/m²) kanssa. Tämä tarkoittaa, että pintajännitys voidaan ajatella myös pintaenergiana.

Vaatteita pestäessä pelkkä vesi ei helposti pysty tunkeutumaan pestäviin kuituihin suuren pintajännityksensä takia. Kun veteen lisätään pesuainetta, sen pintajännitys pienenee, jolloin vesi "kastelee" paremmin. Lisäksi lämpötilan nousu pienentää pintajännitystä. Pintajännitys riippuu myös nesteestä: esimerkiksi veden pintajännitys on suuri, koska poolisten vesimolekyylien väliset vetysidokset ovat voimakkaita.

Wikimedia Commonsissa on lisää materiaalia aiheesta pintajännitys.