spacer spacer Go to Kaye and Laby Home spacer
spacer
spacer spacer spacer
spacer
spacer
spacer
spacer spacer

You are here:

spacer

Chapter: 2 General physics
    Section: 2.2 Mechanical properties of materials
        SubSection: 2.2.5 Surface tensions

spacer
spacer

spacer

« Previous Subsection

Next Subsection »

Unless otherwise stated this page contains Version 1.0 content (Read more about versions)

2.2.5 Surface tensions

Surface tension is caused by the inward attraction of molecules at a boundary. This attraction produces curvature of free liquid surfaces, and causes a pressure difference to exist at the curved boundary: Δp = γ(1/R1 + 1/R2), where Δp = pressure difference, R1 and R2 = principal radii of curvature. γ, the surface tension at a liquid–gas boundary, is usually measured in mN m-1. At liquid–liquid boundaries there is interfacial tension; at liquid–solid boundaries adhesion tension.

Temperature variation. γ decreases with increase of temperature and vanishes at the critical temperature. For many liquids − d[γ(M/ρ)2/3]/dt = 2.12, where M = molecular weight; ρ = density (g cm−3), t = temperature (°C) (Eötvös, 1886). (See Adam)

Surface tension of various liquids


Metallic elements. γ = γtm

dγ

 (ttm), mN m−1

dt


Substance

 

tm

°C

γt

mN m−1

dγ

dt

mN m−1 K−1

Range, °C

Aluminium    .    .    .    .   

  660

871

−0.155

660–1400

Antimony     .    .    .    .    

  630

371

−0.045

630–1600

Barium   .    .    .    .     .  

  704

278

−0.075

1137–1580  

Beryllium      .    .    .    .   

1500

1100  

—  

Bismuth   .    .    .    .    .   

  270

382

−0.080

 270–1200

Boron      .    .    .    .    .   

2100

1060  

—  

Cadmium      .    .    .    .   

  321

637

−0.150

320–800

Caesium  .    .    .    .    .   

    28

     71.4

−0.050

    28–1100

Calcium   .    .    .    .    .   

  850

360

−0.10  

  850–1500

Cerium    .    .    .    .    .   

  808

794

−0.074

  808–1700

Chromium    .    .    .    .   

1860

1642  

−0.20  

1860–2000

Cobalt     .    .    .    .    .   

1500

1881  

−0.34  

1500–1800

Copper   .    .    .    .    .   

1085

1330  

−0.23  

1085–1400

Dysprosium       .    .    .   

1500

648

−0.13  

1500–1750

Erbium    .    .    .    .    .   

1530

637

−0.12  

1530–1750

Europium     .    .    .    .   

  826

264

−0.05  

  826–1700

Gadolinium  .    .    .    .   

1350

664

−0.058

1350–1750

Gallium   .    .    .    .    .   

    30

711

−0.070

    30–1500

Germanium  .    .    .    . 

  960

607

  –0.12    

  960–1600

Gold       .    .    .    .    .   

1065

1145  

−0.20  

1065–1600

Hafnium  .    .    .    .    .   

2220

1630  

Holmium      .    .    .    .   

1500

650

−0.123

1500–1750

Indium    .    .    .    .    .   

  157

556

−0.090

  157–1200

Iridium    .    .    .    .    .    

2450

2264  

−0.247

2450–2600

Iron   .    .    .    .    .    .   

1530

1862  

−0.39  

1530–1900

Lanthanum  .    .    .    .    

  920

728

−0.10  

  920–1700

Lead      .    .    .    .    .    

  327

457

−0.11  

  320–1100

Lithium   .    .    .    .    .    

  186

399

−0.15  

  186–1300

Lutetium    .    .    .    .   

1700

940

−0.073

1700–1750

Magnesium      .    .    .   

  650

577

−0.26  

  650–1100

Manganese  .    .    .    .   

1245

1152  

−0.35  

1245–1500

Mercury      .    .    .    .    

  –38

489

−0.231

−38–200

Molybdenum    .    .    .

2620

2250  

Neodymium     .    .    .

1024

687

−0.088

1024–1700

Nickel   .    .    .    .    .

1455

1796  

−0.35  

1455–1800

Niobium     .    .    .    .

2468

1900  

Osmium     .    .    .    .

3050

2500

Palladium    .    .    .    .   

1552

1482  

−0.279

1550–1750

Platinum    .    .    .    .   

1774

1746  

−0.307

1774–1950

Potassium   .    .    .    .   

    64

110

−0.070

    64–1100

Praseodymium.    .    .

  932

716

−0.081

  932–1600

Rhenium .    .    .    .    .

3167

2700  

Rhodium    .    .    .    .

1966

1915  

−0.664

1966–2150

Rubidium    .    .    .     .

    39

     89.6

−0.056

    39–1000

Ruthenium        .    .    .

2250

2250  

Samarium    .    .    .    .   

1072

430

−0.072

1072–1700

Scandium    .    .    .    .

1540

939

−0.124

1540–1750

Selenium     .    .    .    .

  220

103

−0.15  

220–500

Silicon         .    .    .    .

1410

775

−0.145

  1410–1800  

Silver      .    .    .    .   .

  960

925

  –0.21    

  960–1600

Sodium       .    .    .    .    

   98

197

−0.09  

  98–600

Strontium    .    .    .    .

 770

303

−0.085

  770–1300

Tantalum     .    .    .    .

2950 

2150  

Tellurium.    .    .    .    .

  460

239

−0.104

460–656

Terbium      .    .    .    .

1356

669

−0.056

1356–1750

Thallium .    .    .    .    .

  305

459

−0.106

  305–1200

Thorium .    .    .    .    .

1690

1006  

Tin    .    .    .    .    .    .

  232

562

−0.103

  232–1400

Titanium      .    .    .    .

1680

1650  

Tungsten     .    .    .    .

3370

2500  

Uranium     .    .    .    .

1130

1552  

−0.27  

1130–1600

Vanadium   .    .    .    .

1735

1950  

Ytterbium   .    .    .    .

  824

320

−0.102

  824–1700

Yttrium  .    .    .    .    .

1500

872

−0.086

1500–1750

Zinc      .    .    .    .    .

  420

789

−0.21  

420–700

Zirconium        .    .    .   

1850

1480  




Inorganic. γ = abt, mN m−1

Substance

 

tm

°C

γ

mN m−1

Equation constants

a

b

Range °C

Lead chloride  .    .

520

135.3

199.8

0.124

510–580

Potassium chloride  .

780

100.3

160.4

0.070

770–970

Potassium nitrate     .

340

111.0

136.5

  0.0750

340–500

Sodium chloride     .

810

113.3

171.5

  0.0719

805–970

Sodium fluoride      .

1000  

185.2

267.2

0.082

1000–1080

Sodium nitrate.   .   .

320

119.2

138.8

  0.0613

320–600

Sodium sulphate .   .

900

194.5

239.6

  0.0501

  900–1080

Oxygen      .   .   .   .

−184   

    13.40

  –33.72

  0.2561

    −202 to − 184

Nitrogen    .   .   .   .

−183   

      5.99

  –35.48

  0.2266

     −195 to − 183


More data on molten salt in Janz (1969).




Organic γ = abt, mN m−1

Substance

 

Temp.

°C

γ

mN m−1

Equation constants

a

b

Range °C

Acetic acid     .    .    .

20

27.59

29.58

0.099 4

20–90

Acetone    .    .    .    .

20

23.46

26.26

0.112   

20–50

Aniline .    .    .    .    .

20

42.67

44.83

0.108 5

15–90

Benzene    .    .    .    .

20

28.88

31.50

0.128 7

10–80

n-Butanol.      .    .    .

20

25.39

27.18

  0.089 83

  10–100

Carbon disulphide.   .

20

32.32

35.29

0.148 4

10–50

Carbon tetrachloride  

20

27.04

29.49

0.122 4

  15–105

Chloroform    .    .    .

20

27.32

29.91

0.129 5

15–75

Di-ethyl ether .    .    .

20

17.10

18.92

0.090 8

15–30

Ethanol     .    .    .    .

20

22.39

24.05

0.083 2

10–70

Ethyl acetate  .    .    .

20

23.97

26.29

0.116 1

  10–100

Glycerol   .    .    .    .

20

63.4  

65.17

  0.088 45

  20–150

n-Hexane .    .    .    .

20

18.40

20.44

0.102 2

10–60

n-Octane .    .    .    .

20

21.62

23.52

  0.095 09

  10–120

Methanol .    .    .    .

20

22.50

24.00

0.077 3

10–60

Methyl acetate   .    .

20

25.37

27.95

0.128 9

10–60

Phenol     .    .    .    .

40

39.27

43.54

0.106 8

  40–140

n-Propanol   .    .    .

20

23.71

25.26

0.077 7

10–90

Toluene   .    .    .    .

20

28.52

30.90

0.188 9

  10–100


More data see Jasper (1972).




Surface tension of water against air

Temp/ °C

0

10

15

20

25

30

40

50

60

70

80

100

γ/(mN m-1)

75.7

74.2

73.5

72.75

72.0

71.2

69.6

67.9

66.2

64.4

62.6

58.8




Surface tensions of aqueous salt solutions. Usually greater than that of water. Approximately γ = γH2O + Mγ, where M is concentration. Values below are for M = 1 mole dm−3 at 20 °C.


Salt

Δy/(mN m−1)

KCl          .    .    .    .    .

1.4

NaCl        .    .    .    .    .

  1.64

Na2CO3        .    .    .    .

2.7

NaNO3         .    .    .    .

1.2

Na2SO4        .    .    .    .

2.7




Interfacial tensions of liquids at 20 °C

Liquids

γ/(mN m−1)

Liquids

γ/(mN m−1)

Water against:

 

 Mercury against:

 

    Benzene    .    .    .    .    .

35

    Acetone    .    .    .    .    .

390

    Carbon tetrachloride      .

45

    Benzene    .    .    .    .    .

357

    Chloroform     .    .    .    .

28

    Chloroform    .    .    .    .

357

    Di-ethyl ether       .    .    .

10

    Di-ethyl ether      .    .    .

379

    Heptylic acid  .    .    .    .

  7

    n-Heptane     .    .    .    .

379

    n-Heptane     .    .    .    .

51

    Oleic acid      .    .    .    .

322

    n-Octane  .    .    .    .    .

51

  

 

    Olive oil   .    .    .    .    .

20

  

 

    Paraffin oil     .    .    .    .

48

  

  




References

Adam, The Physics and Chemistry of Surfaces.
Eötvös (1886).
G. J. Janz (1969) NSRDS-NBS 28, report, Natl. Bur. Standards, Washington.
J. J. Jasper (1972) J. Phys. Chem. Ref. Data, I(4), 841–1010.

B.J.Keene

« Previous Subsection

Next Subsection »

spacer


spacer
spacer
spacer spacer spacer

Home | About | Table of Contents | Advanced Search | Copyright | Feedback | Privacy | ^ Top of Page ^

spacer

This site is hosted and maintained by the National Physical Laboratory © 2014.

spacer