Kas ir virsmas spraigums?

Šķidruma tendence uz virsmas spraiguma īpašību rodas no šķidruma molekulu pievilcības viena pret otru. Šķidrumā katru molekulu ieskauj citas molekulas, un katra vienādi piesaista visas citas apkārtējās molekulas, kā rezultātā tīrais spēks ir nulle. Tomēr šķidruma virsmas molekulas ne visos virzienos ieskauj citas molekulas. Tie spēcīgāk pievelk molekulas, kas atrodas to tuvumā, radot virsmas spraigumu.

Ūdens pilieni veidojas virsmas spraiguma dēļ, un tas arī ļauj gaisam šķidrumā veidot burbuļus. Tā kā molekulas uz šķidruma virsmas velk citas virsmas molekulas, šķidruma tilpums telpā mēdz veidot sfēru, un, ja nav gravitācijas, ūdens pilieni veido perfektas sfēras. Tas notiek tāpēc, ka sfēra ir forma, kurai ir mazākais iespējamais virsmas laukums konkrētam tilpumam. Kad divi mazi pilieni saduras, ja nav gravitācijas, molekulu piesaiste citām molekulām mēdz izraisīt pilienu apvienošanos lielākā pilē. Šo tendenci dažreiz var novērot arī standarta Zemes gravitācijas apstākļos.

Lietus pilienu iegarenā forma ir saistīta ar gravitācijas spēku uz pilieniem. Virsmas spraigums mēdz būt ļoti vājš spēks, tāpēc pilienus viegli deformē gravitācija vai citi spēki, piemēram, centripetāli vai centrbēdzes spēki. Daži kukaiņi un pat dzīvnieki ir pielāgojušies, lai izmantotu šo spēku, lai gan tas ir vājš. Ūdensblaktis un mazās ķirzakas, ko sauc par bazilikiem, faktiski paļaujas uz ūdens virsmas spraigumu, lai staigātu pa to, nenogrimstot.

Šķidruma virsmas spraigums, ko parasti izsaka kā dīnus uz centimetru, ir spēka daudzums, kas nepieciešams, lai salauztu konkrēta šķidruma virsmu lineārā viena centimetra attālumā. Dīns ir enerģijas vai spēka vienība, kas definēta kā enerģijas daudzums, kas nepieciešams, lai paātrinātu vienu gramu masas ar ātrumu viens centimetrs sekundē kvadrātā. Viens dins ir arī vienāds ar mikroņūtona starptautiskā standarta (SI) vienību.