Aspects fondamentaux de la capillarité
Conversion d'énergie lumineuse en travail mécanique par chromocapillarité

2.1 Tension superficielle

Toute surface liquide « libre » (c'est-à-dire en contact avec un gaz et libre de se déformer) est caractérisée par une tension superficielle qui s'oppose à ses déformations et tend à minimiser la surface en contact avec son environnement . Du point de vue microscopique, les molécules au sein du liquide bénéficient d'interactions attractives avec toutes leurs voisines. En revanche, à la surface du fluide, elles perdent en moyenne la moitié de ces interactions de cohésion et sont déstabilisées (figure 1). Du fait de cette discontinuité, les liquides ajustent leur forme pour exposer le minimum de leur surface à leur environnement. C'est ce qui explique pourquoi une goutte de liquide a tendance à être sphérique ou que les cheveux se regroupent après avoir été mouillés.

À l'échelle des constituants du liquide, si U est l'énergie de cohésion par molécule, les molécules de la surface perdent environ 1/2 U. La tension de surface , qui est une grandeur macroscopique, mesure directement ce défaut d'énergie par unité de surface :

Elle est donc homogène à une force par unité de longueur et est d'autant plus importante que les interactions au sein du liquide sont stabilisatrices.