La tension superficielle est la force de cohésion présentée par les molécules d’un liquide. Cette force permet à la surface d’un liquide de résister, dans une certaine mesure, aux forces extérieures qui lui sont appliquées. C’est cette résistance qui permet par exemple à un trombone de flotter à la surface d’un verre d’eau alors même que le trombone a une densité supérieure à celle de l’eau. La tension varie en fonction du liquide et d’autres facteurs tels que la température.
La tendance d’un liquide à présenter la propriété de tension superficielle provient de l’attraction que les molécules d’un liquide ont les unes pour les autres. Dans le liquide, chaque molécule est entourée d’autres molécules et chacune attire également toutes les autres molécules environnantes, ce qui entraîne une force nette de zéro. Les molécules à la surface du liquide, cependant, ne sont pas entourées dans toutes les directions par d’autres molécules. Ils tirent plus fortement sur les molécules qui se trouvent à proximité, créant une tension superficielle.
Des gouttelettes d’eau se forment à cause de la tension superficielle, et cela permet également à l’air de former des bulles dans un liquide. Comme les molécules à la surface d’un liquide tirent sur d’autres molécules à la surface, un volume de liquide dans l’espace aura tendance à former une sphère et, en l’absence de gravité, les gouttelettes d’eau formeront des sphères parfaites. Cela se produit parce qu’une sphère est la forme qui a la plus petite surface possible pour un volume donné. Lorsque deux petites gouttelettes entrent en collision en l’absence de gravité, l’attraction des molécules pour d’autres molécules a tendance à faire en sorte que les gouttelettes se combinent en une gouttelette plus grosse. Cette tendance peut parfois également être observée sous la gravité terrestre standard.
La forme allongée des gouttes de pluie est due à l’attraction de la gravité sur les gouttelettes. La tension superficielle a tendance à être une force très faible, de sorte que les gouttelettes sont facilement déformées par la gravité ou d’autres forces telles que les forces centripètes ou centrifuges. Certains insectes et même des animaux se sont adaptés pour profiter de cette force, aussi faible soit-elle. Les punaises d’eau et les petits lézards appelés basilics dépendent en fait de la tension superficielle de l’eau pour marcher dessus sans couler.
La tension superficielle d’un liquide, généralement exprimée en dynes par centimètre, est la quantité de force nécessaire pour briser la surface d’un liquide particulier sur une distance linéaire d’un centimètre. Une dyne est une unité d’énergie ou de force définie comme la quantité d’énergie nécessaire pour accélérer un gramme de masse à raison d’un centimètre par seconde au carré. Un dyne est également égal à l’unité de norme internationale (SI) du micro-newton.