Pintajännitys

Pintajännitys on fysiikassa nesteen pinnan ilmiö, jonka vuoksi pinta käyttäytyy kuin joustava kalvo. Se mahdollistaa vesimittarien kaltaisten hyönteisten kävelyn veden pinnalla ja aiheuttaa muun muassa kapillaari-ilmiön.

Pintajännitys johtuu nesteen molekyylien välisistä vetovoimista, koheesiosta, 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. Veden pinta 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 yksikössä newtonia metriä kohden (N/m), ja suureen symbolina on yleensä σ, γ tai T. Dimensioanalyysillä voidaan osoittaa, että pintajännityksen yksikkö (N/m) on yhtäpitävä yksikön joulea neliömetriä kohden (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 pesu- tai puhdistusainetta, joka sisältää tensidejä eli pinta-aktiivisia aineita, veden 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.

Stalagmometrillä voidaan mitata nesteiden pintajännityksiä.

Aiheesta muualla 

Jyväskylän yliopisto, Kemian laitos: Pintajännitysteoriaa
Lappeenrannan teknillinen yliopisto: Pintajännitys 
Edu.fi: Pintajännityksen määrittäminen stalagmometrillä

Virtausmekaniikka
Fysikaalinen kemia
Seulonnan keskeiset artikkelit