Povrchová vrstva a povrchové napätie

Tenkú vrstvu, v ktorej sa tento nevyvážený stav prejavuje, nazývame povrchová vrstva. Jej molekuly majú vyššiu potenciálnu energiu než molekuly hlboko vnútri, a tomuto prebytku hovoríme povrchová energia $E$.

Z toho vyplýva jeden zásadný dôsledok. Príroda sa vždy snaží o čo najnižšiu energiu, a tak sa aj kvapalina snaží mať čo najmenší povrch, lebo menší povrch znamená menšiu povrchovú energiu. Práve preto má malá kvapka rosy alebo ortuti guľatý tvar. Guľa má totiž pri danom objeme zo všetkých telies najmenší povrch.

Povrch kvapaliny sa preto správa, akoby bol napnutý, ako tenká pružná blana. Po jeho okraji pôsobí sila, ktorú voláme povrchová sila $F$. Pôsobí pozdĺž okraja povrchu, kolmo naň a smerom dovnútra. Jej veľkosť je úmerná dĺžke okraja $\ell$, na ktorom pôsobí, a pomer týchto dvoch veličín nazývame povrchové napätie:

Jednotkou povrchového napätia je $\mathrm{N \cdot m^{-1}}$. Pre každú kvapalinu je to charakteristická konštanta: voda má približne $0{,}073\ \mathrm{N \cdot m^{-1}}$, lieh len $0{,}022\ \mathrm{N \cdot m^{-1}}$ a ortuť až $0{,}47\ \mathrm{N \cdot m^{-1}}$.