Величина, численно равная работе изотермического увеличения поверхности жидкости на единицу, называется коэффициентом поверхностного натяжения

Обозначим - = - изменение свободной поверхностной энергии одной молекулы, а - число молекул единицы поверхности жидкости. Тогда (2). Поскольку всякая система стремится перейти в состояние с минимальной потенциальной энергией, свободная поверхность жидкости стремится сократить свою величину (капля жидкости всегда стремится принять форму шара, обладающего наименьшей поверхностью по сравнению с другими поверхностями). Это объясняется тем, что между молекулами поверхностного слоя, как показывает опыт, действуют силы поверхностного натяжения, направленные по касательной к поверхности перпендикулярно к любой линии на поверхности жидкости.

Можно предположить, что молекулы поверхностного слоя расположены на расстояниях, несколько больших 2r_m (рис.1). Эти расстояния уменьшаются по мере удаления от поверхности, и становится несколько меньше 2r_m на глубине (рис.3).

Силы поверхностного натяжения – это силы взаимного притяжения молекул. Работу увеличения поверхности можно подсчитать, например, при увеличении мыльной пленки (рис.4).

где - внешняя сила, равна силе поверхностного натяжения, действующая на всю границу поверхности 2 , но противоположна по направлению:

Здесь - сила поверхностного натяжения, действующего на границу , но у пленки две поверхности. Получаем:

И так, коэффициент поверхностного натяжения измеряется силой поверхностного натяжения, действующей по касательной к поверхности на единицу длины произвольного контура по поверхности жидкости. Не трудно видеть, что это определение соответствует приведенному выше. Размерности коэффициентов, определенные этими двумя путями, совпадают

=[Дж/м² ]=[ Н/м]

Коэффициент поверхностного натяжения зависти от рода жидкости, т.е. от соотношения свободной поверхностной энергии молекул и энергии на глубине жидкости, а также от плотности жидкости, т.к. от нее зависит число молекул единицы поверхности. При нагревании жидкости уменьшается как , так и поэтому коэффициент поверхностного натяжения так же уменьшается. Рассмотрим взаимодействие молекул из верхней части сферы молекулярного действия. По мере роста температуры растет плотность пара над поверхностью, а плотность жидкости уменьшается. Поэтому и равнодействующая сил молекулярного притяжения, действующая на каждую молекулу поверхности слоя, уменьшается.

Эту температурную зависимость поверхностного натяжения жидкости можно проиллюстрировать на примере воды: