La tensione superficiale è la forza di coesione esibita dalle molecole di un liquido. Questa forza consente alla superficie di un liquido di resistere, in una certa misura, alle forze esterne ad essa applicate. È questa resistenza che consente, ad esempio, a una graffetta di galleggiare sulla superficie di un bicchiere d’acqua anche se la graffetta ha una densità maggiore dell’acqua. La tensione varia, a seconda del liquido, e con altri fattori come la temperatura.
La tendenza di un liquido ad esibire la proprietà della tensione superficiale deriva dall’attrazione che le molecole di un liquido hanno l’una per l’altra. All’interno del liquido, ogni molecola è circondata da altre molecole e ognuna attrae ogni altra molecola circostante allo stesso modo, risultando in una forza netta pari a zero. Le molecole sulla superficie del liquido, tuttavia, non sono circondate in tutte le direzioni da altre molecole. Tirano con più forza sulle molecole che si trovano vicino a loro, creando tensione superficiale.
Le goccioline d’acqua si formano a causa della tensione superficiale e consente anche all’aria di formare bolle in un liquido. Quando le molecole sulla superficie di un liquido attirano altre molecole sulla superficie, un volume di liquido nello spazio tenderà a formare una sfera e, in assenza di gravità, le gocce d’acqua formeranno sfere perfette. Ciò si verifica perché una sfera è la forma che ha la superficie più piccola possibile per un dato volume. Quando due piccole goccioline si scontrano in assenza di gravità, l’attrazione delle molecole per altre molecole tende a far sì che le goccioline si combinino in una gocciolina più grande. Questa tendenza a volte può essere osservata anche in condizioni di gravità terrestre standard.
La forma allungata delle gocce di pioggia è dovuta alla forza di gravità sulle gocce. La tensione superficiale tende ad essere una forza molto debole, quindi le goccioline sono facilmente deformabili dalla gravità o da altre forze come le forze centripete o centrifughe. Alcuni insetti e persino animali si sono adattati per sfruttare questa forza, per quanto debole possa essere. Gli insetti acquatici e le piccole lucertole chiamate basilischi in realtà si affidano alla tensione superficiale dell’acqua per camminarci sopra senza affondare.
La tensione superficiale di un liquido, solitamente espressa come dyne per centimetro, è la quantità di forza richiesta per rompere la superficie di un particolare liquido su una distanza lineare di un centimetro. Una dina è un’unità di energia o forza definita come la quantità di energia richiesta per accelerare un grammo di massa alla velocità di un centimetro al secondo quadrato. Un dyne è anche uguale all’unità International Standard (SI) del micro-newton.