表面張力とは？
表面張力（γ）は、液体の表面に働く単位長さあたりの凝集力で、液面をまるで張りつめたゴム膜のように振る舞わせます。小さな昆虫が水面を歩けるのも、水滴が丸くなるのも、この表面張力の働きによるものです。本ツールは、長さ L のワイヤーやプレートに付着した液膜を一定の力で引き上げる、古典的なウィルヘルミー法・デュヌイ環法による測定から表面張力を求めます。
計算式の解説
用いる式は次の通りです。
$$\gamma = \frac{\text{Force (N)}}{2 \times \text{Wetted Length (m)}}$$ここで F は液膜をワイヤーから引き離すのに必要な最大の力（単位：ニュートン）、L は濡れ長さ（単位：メートル）を表します。式に「2」が現れるのは、シャボン膜のような液膜には表と裏の2 つの面があり、それぞれがワイヤーを引っ張るためです。結果の単位はニュートン毎メートル（N/m）で、1000 を掛けるとより一般的なミリニュートン毎メートル（mN/m）になります。これは液体の物性表でよく使われる単位です。
このツールの使い方
測定した力をニュートンで、ワイヤーやプレートの濡れ長さをメートルで入力すると、表面張力が表示されます。たとえば、室温の水の表面張力はおよそ 0.072 N/m（72 mN/m）です。
計算例
濡れ長さ \(L = 0.5\) m のワイヤーが液膜を支えており、測定された力が \(F = 0.072\) N だったとします。このとき
$$\gamma = \frac{0.072}{2 \times 0.5} = \frac{0.072}{1} = 0.072 \ \text{N/m}$$つまり 72 mN/m となり、純水の値とよく一致します。
よくある質問
なぜ L ではなく 2L で割るのですか？ 自由な液膜はワイヤーをまたいで表と裏の 2 つの面を持つため、接触している長さの合計はワイヤー長さの 2 倍になります。
どの単位を使えばよいですか？ 力をニュートン、長さをメートルで入力すると γ は N/m で得られます。本ツールでは利便性のため mN/m も併記します。
温度は影響しますか？ はい。表面張力は温度が上がると低下するため、測定値を記録する際は必ず温度も併せて記録してください。
