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表面張力とは?

ひょうめんちょうりょく

表面張力とは、液体の表面が最小面積になろうとする力で、水が球状になる現象や虫が水面を歩ける仕組みです。

表面張力とは、液体の表面が収縮してできるだけ小さな面積になろうとする性質、およびその力のことです。液体内部の分子は周囲の分子から均等引き合う力(分子間力)を受けていますが、表面付近の分子は内側の分子にしか引き合われないため、内部に引き込まれるような合力が生じます。この合力が表面を縮めようとする張力として現れます。

表面張力の強さは液体の種類によって異なります。水は分子間の水素結合が強いため、表面張力が液体の中で比較的高い部類に入ります。これに対し、アルコールや洗剤(界面活性剤)を加えると表面張力は低下します。

表面張力が関わる現象は日常に多く見られます。

  • 水滴が球状になる:球形は同じ体積の中で最も表面積が小さい形
  • アメンボが水面を歩く:足の構造と表面張力の組み合わせで沈まない
  • 水がコップのふちより少し盛り上がる:表面張力が水を引き留める
  • 植物の根から葉先まで水が上がる毛細管現象:表面張力が関与

工業や医療の分野でも、表面張力はインクジェットプリンターのインク吐出制御や、肺胞が潰れずに膨らみ続けるための肺サーファクタント(界面活性物質)の働きなど、精密な場面で重要な役割を担っています。

使い方・例文

針を水面に静かに置くと、針が鉄であっても沈まずに浮かぶのは表面張力の働きです。雨粒が葉の上で丸くなってころころ転がるのも、表面張力によって水が球形を保とうとするためです。

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