บทที่2
เอกสารและทฤษฎีที่เกี่ยวข้อง
1. ฟองสบู่
ฟองสบู่ส่วนใหญ่จะเกิดจากของเหลวที่ผสมสารลดแรงตึงผิวอยู่ เช่น
ในน้ำสบู่ ผงซักฟอก น้ำยาล้างจาน
เพราะสารดังกล่าวจะทำให้แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลน้ำลดลง
แต่ก็ยังมีแรงที่ให้เกาะกันเป็นแผ่นบางๆ
ฟองสบู่เป็นฟิล์มบางเฉียบขนาด 0.1-10 ไมครอน
มีขนาดจิ๋วประมาณหนึ่งในพันของเส้นผมคนเราที่มีขนาดเส้นผมเฉลี่ยในช่วง 60-120
ไมครอน ส่วนใหญ่ฟองสบู่จะมีรูปร่างทรงกลมหรือแผ่นฟิล์มบางๆ
เพราะช่วยลดพลังงานอิสระของพื้นผิวได้ดีที่สุด
ที่ฟองสบู่มีลักษณะบางแต่ยังรักษารูปทรงอยู่ได้
เพราะมันมีโครงสร้างการเรียงตัวชิดกันคล้ายแซนวิชขนาบ2ด้านล้อมรอบน้ำไว้
โมเลกุลของฟองสบู่มีคุณสมบัติทางเคมีที่สำคัญที่ประกอบไปด้วย 2
ส่วนด้วยกัน คือ ส่วนหัวและส่วนหาง ส่วนหัวจะชอบน้ำ ส่วนหางจะไม่ชอบน้ำ
ดังแสดงในภาพวาดโมเลกุลของฟองสบู่ที่ประกอบไปด้วยโมเลกุลเล็กๆ หน้าตาคล้ายลูกอ๊อด
หัวลูกอ๊อดจะจุ่มน้ำ ส่วนหางจะหนีห่างจากน้ำ
2. สารลดแรงตึงผิว (surfactant)
สารลดแรงตึงผิว คือ
สารที่มีคุณสมบัติในการรวมโมเลกุลให้มีน้ำหนักมากขึ้น เพื่อลดแรงเกาะหรือแรงตึงผิว
(surfactant)
ระหว่างกันของสารนั้นๆ มีการนำไปใช้ประโยชน์ในกลุ่มอุตสาหกรรมต่างๆ
เช่นเดียวกับผลิตภัณฑ์น้ำทำความสะอาดและฆ่าเชื้อ สารลดแรงตึงผิวจัดเป็นสารพวก amphiphilic
molecules ซึ้งในโมเลกุลประกอบด้วย 2 ส่วนได้แก่
1.ส่วนหัว เป็นส่วนที่มีขั้ว มีคุณสมบัติชอบน้ำ (hydrophilic head group)
2.ส่วนหางเป็นส่วนของโซ่ long hydrocarbon ไม่มีขั้วและมีคุณสมบัติชอบไขมัน
(hydrophobic tail) สามารถละลายได้ดี
สำหรับสารประเภทไฮโดรคาร์บอนและสารไม่มีขั้ว (non-polar)
สารลดแรงตึงผิวจะไปลดแรงตึงผิวของของเหลวเพื่อให้เกิดกระบวนการต่างๆ
ง่ายขึ้น เช่น การเกิดฟอง การทำให้พื้นผิวเปียก และช่วยในกระบวนการทำความสะอาด
และเพิ่มประสิทธิภาพของน้ำยาฆ่าเชื้อ เป็นต้น
หลักการทำงาน
1.การลดแรงตึงผิวของน้ำ
ปกติโมเลกุลของน้ำจะมีแรงดึงดูดต่อกัน (แรงตึงผิวของน้ำ) สูงมาก เมื่อเติม
สารลดแรงตึงผิวลงไป ส่วนหาง (ชอบไขมัน) จะถูกผลักออกไป
ทำให้โมเลกุลไปเรียงตัวกันอยู่ที่ผิวน้ำ และทำให้แรงตึงผิวของน้ำลดลง น้ำจึงเข้าไปสัมผัสกับสิ่งสกปรกต่างๆ
ได้ง่าย
2.การทำให้พื้นผิวเปียก ปกติเมื่อหยดน้ำลงบนพื้นผิวที่เคลือบด้วยไข
จะเห็นได้ว่าหยดน้ำยังคงรักษาสภาพรูปทรงเดิมเอาไว้
แต่เมื่อมีสารลดแรงตึงผิวผสมอยู่ในหยดน้ำนั้น หยดน้ำจะแผ่กว้างออกไป
ซึ่งเป็นผลของการลดแรงตึงผิว ของน้ำ จึงทำให้พื้นผิวเปียกได้กว้างขึ้น
3.การดึงสิ่งสกปรกออกจากพื้นผิว
สารลดแรงตึงผิวจะไปลดแรงดึงดูดระหว่างสิ่งสกปรกและพื้นผิว โดยหันเอาส่วนหาง
(ชอบไขมัน) พร้อมกับในสภาวะที่มีการเคลื่อนไหวของโมเลกุลต่างๆ ภายในน้ำ เช่น
การกวาด การคน และการเขย่า เป็นต้น ทำให้เกิดแรงดึงขึ้นจนกระทั่งสิ่งสกปรกหลุดจากพื้นผิวได้
4.สิ่งสกปรกแขวนลอยในน้ำ หรือเกิดอิมัลชั่น
เมื่อเติมสารลดแรงตึงผิวแล้วเขย่าหรือกวาดแรงๆ น้ำมันจะกระจายตัวเป็นหยดเล็กๆ
จากนั้นโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวจะเข้าไปล้อมรอบหยดไขมันเล็กๆ นั้น
โดยหันเอาด้านหาง (ชอบไขมัน) เข้าหาไขมัน เกิดการรวมตัวเป็นไมเซลล์ (micelle)
ทำให้หยดไขมันเกิดการแขวนลอยอยู่ในน้ำ
และไม่สามารถกลับมารวมตัวกันได้อีก
จึงทำให้สิ่งสกปรกที่ติดอยู่กับคราบไขมันหลุดออก
3.น้ำยาล้างจาน หมายถึง ผลิตภัณฑ์สำหรับใช้ทำความสะอาดจาน ชาม
รวมถึงภาชนะอื่นๆที่ใช้ในครัวเรือนเพื่อช่วยกำจัดคราบไขมัน
และเศษอาหารให้ออกได้ง่ายขึ้น นอกจากนั้น ยังใช้เพื่อทำความสะอาดในด้านอื่นๆ เช่น
ใช้ทำความสะอาดภาชนะต่างๆ ใช้ทำความสะอาดมือเท้า เป็นต้น
ชนิดของน้ำยาล้างจาน
1.
น้ำยาล้างจานจากพืช
เป็นน้ำยาล้างจานที่ผลิตได้จากส่วนผสมของพืชเป็นหลัก เช่น น้ำมะกรูด น้ำมะนาว
เป็นต้น
มักเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีการผลิตในภาคครัวเรือนเพื่อใช้เองหรือผลิตเพื่อการจำหน่ายขนาดเล็กเป็นผลิตภัณฑ์ชุมชน
2.
น้ำยาล้างจานจากสารเคมี
เป็นน้ำยาล้างจานที่มีส่วนผสมของสารเคมีเป็นหลัก
เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีการผลิตมากในภาคอุตสาหกรรม
3.
น้ำยาล้างจานจากสารเคมี และจากพืช
เป็นน้ำยาล้างจานที่มีส่วนผสมของสารเคมี และสารสกัดจากพืชเป็นหลัก
เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีการผลิต และใช้มากในปัจจุบัน ทั้งในภาคอุตสาหกรรม และครัวเรือน
ผลิตภัณฑ์น้ำยาล้างจานที่มีการผลิต
และใช้มากในปัจจุบันมักเป็นผลิตภัณฑ์จากสารเคมี และผลิตภัณฑ์จากสารเคมีมีส่วนผสมของสารสกัดจากพืชเป็นหลัก
มีลักษณะสีเหลืองหรือสีใสข้น ส่วนน้ำยาล้างจานจากพืชมักพบผลิต
และมีการใช้น้อยที่สุด ซึ่งจะพบได้ในภายในครัวเรือนหรือเป็นผลิตภัณฑ์ชุมชน
ข้อเสียของน้ำยาล้างจาน
ฟองของน้ำยาล้างจานเป็นสิ่งปิดกั้นบนผิวน้ำ ทำให้ออกซิเจนในอากาศละลายน้ำไม่ได้
และกั้นไม่ให้แสงอาทิตย์ส่องลงไปใต้ผิวน้ำ พืชน้ำก็จะไม่สามารถสังเคราะห์แสงได้
เมื่อสิ่งมีชีวิตในน้ำขาดออกซิเจนก็จะตายลง
และเมื่อสิ่งมีชีวิตตายลงจะส่งผลทำให้น้ำเน่าเสีย นอกจากนั้น
สารเคมีบางชนิดในน้ำยาล้างจานอาจเป็นอันตรายกับทั้งพืชน้ำและสัตว์น้ำ
และยังอาจทำให้ผิวของเราระคายเคืองบ้างเล็กน้อย
4.กลีเซอรีน
กลีเซอรีนเป็นของเหลวที่ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น มีความหนืด และมีรสหวาน
โดยปกติสกัดมาจากน้ำมันของพืช โดยทั่วไปนิยมสกัดมาจาก น้ำมันมะพร้าวและน้ำมันปาล์ม
กลีเซอรีนสามารถละลายได้ดีในแอลกอฮอล์และน้ำแต่ไม่ละลายในไขมันหรือจับตัวเป็นก้อนเหมือนไขมันเนื่องจากกลีเซอรีนมีคุณสมบัติทางเคมีที่หลากหลาย
สามารถนำไปใช้เป็นสารสกัดตั้งต้นในการสังเคราะห์สารเคมีอื่นๆได้
ด้วยคุณสมบัติที่สามารถละลายในแอลกอฮอล์และน้ำได้นี่เอง จึงนำไปใช้ประโยชน์อย่างกว้างขวาง
ซึ่งกลีเซอรีนนั้นมีความบริสุทธิ์มากสามารถไปประยุกต์ใช้ได้หลากหลายรูป เช่น
ใช้เป็นส่วนผสมหรือเป็นตัวช่วยในกระบวนการผลิตเครื่องสำอางค์
ผลิตภัณฑ์ในห้องน้ำและสุขอนามัยส่วนบุคคล อาหาร ยาสีฟัน ยาสระผม
และนิยมใช้มากในอุตสาหกรรมสบู่ เพราะกลีเซอรีนเป็นส่วนช่วยหล่อลื่นเหมือนมอยซ์เจอร์ไรเซอร์เพื่อปกป้องผิว
ไม่ให้แห้งและดูดซับความชุ่มชื้นเมื่อสัมผัสกับอากาศซึ้งจะทำให้รู้สึกว่าผิวมีความชุ่มชื้น
อ่อนโยนต่อผิว ขจัดความสกปรกที่ฝังแน่น
ไม่ทำให้อุดตันรูขุมขน รวมทั้งปลอดภัยต่อผิวหนัง
การที่กลีเซอรีนเป็นสารที่ไม่มีพิษในทุกรูปแบบของการประยุกต์ใช้
ไม่ว่าจะใช้เป็นสารตั้งต้นหรือสารเติมแต่ง
ทำให้กลีเซอรีนเป็นสารเคมีที่ได้รับความสนใจและนำไปใช้ประโยชน์กับทางการแพทย์ด้วยการทำยาเหน็บทวาร
ใช้เป็นยาระบาย และสามารถใช้เป็นยาเฉพาะที่ สำหรับปัญหาทางผิวหนังหลายชนิดรวมถึง
โรงผิวหนัง ผื่น แผลไฟลวก แผลกดทับ บาดแผลจากของมีคม
กลีเซอรีนถูกใช้เพื่อรักษาโรคเหงือกได้อีกด้วย
เนื่องจากกลีเซอรีนสามารถฆ่าเชื้อแบคทีเรียที่เกี่ยวข้องได้โดยไม่ทำลายเซลล์ส่วนอื่นๆของร่างกาย
ดังนั้นเราจึงมั่นใจในผลิตภัณท์ที่เรานำมาดูแลบำรุงผิวหน้าของคุณ
กลีเซอรีน (glycerine) อาจจะเรียกได้หลายชื่อ
เช่น glycerol, glycerin, หรือ 1,2,3-propanetriol สามารถเขียนสูตรโมเลกุลทางเคมีได้เป็น
CH 2 OHCHOHCH 2 OH เป็นสารไม่มีกลิ่น ไม่มีสี รสหวาน
เหมือนน้ำเชื่อม กลีเซอรีน
เป็น trihydric alcohol .
หลอมเหลวที่ 17.8องศาเซลเซียส
เดือดและสลายตัวที่
290องศาเซลเซียสฃ
ละลายในน้ำและ เอทานอล
ดูดกลืนน้ำจากอากาศ
จึงนำไปทำเป็น moistener ในเครื่องสำอาง
กลีเซอรีน จะอยู่ในรูปแบบของ (glycerides) ในไขและน้ำมันพืชและน้ำมันสัตว์
กลีเซอรีน สามารถสังเคราะห์ได้จาก Propylene และจากการหมักน้ำตาลด้วยsodium
bisulfite และยีสต์(yeast) และมีการผลิตเพิ่มขึ้นเรื่อยๆจากกระบวนการผลิตไบโอดีเซล
กลีเซอรีน ถูกใช้งานอย่างกว้างขวางเป็น สารละลาย สารเพิ่มความหวาน
เครื่องสำอาง สบู่เหลว(liquid soaps) ลูกอม สุรา หมึก
และสารหล่อลื่น เพื่อให้ยืดหยุ่น สารป้องกันการแข็งตัว เป็นส่วนผสมอาหาร อาหารสัตว์
สารปฏิชีวนะ ยา สารให้ความชุ่มชื้น น้ำมันไฮดรอลิกส์ และสารตั้งต้นทางปีโตรเคมีต่างๆ
ข้อแตกต่างของกลีเซอรีนกับกลีเซอรอล
กลีเซอรีน และกลีเซอรอล ถือเป็นสารเดียวกัน แต่ผู้ใช้ทั่วไปมักเรียก
กลีเซอรีน (Glycerin)
และกลีเซอรีนจะมีความบริสุทธิ์น้อยกว่า มักมีการปนเปื้อนสิ่งต่างๆ
เช่น น้ำ สี เป็นต้น
และกลีเซอรีนจะใช้เรียกสำหรับอ้างถึงสารละลายในทางการค้าของกลีเซอรอลที่มี
น้ำเจือปน โดยมีกลีเซอรอลเป็นองค์ประกอบโดยส่วนใหญ่
กลีเซอรอลดิบจะมีความบริสุทธิ์ประมาณ 70-80 เปอร์เซ็นต์
และความบริสุทธิ์มากกว่า 80 เปอร์เซ็นต์
มักเป็นผลิตภัณฑ์ค้าขายในเชิงพาณิชย์ สำหรับชื่ออื่นนอกเหนือจาก Glycerol และ Glycerin ได้แก่ propane-1,2,3 -triol,
1,2,3 – propanetriol, 1,2,3 trihydroxypropane, glyceritol และglycyl
alcohol
กลีเซอรีน/กลีเซอรอล
ที่มีจำหน่ายในปัจจุบันมักมีสถานะเป็นของแข็งหรือของเหลว ซึ่งมีองค์ประกอบ
และกระบวนการผลิตที่แตกต่างกัน
โดยสถานะของเหลวเป็นสถานะปกติของกลีเซอรีน/กลีเซอรอล
ส่วนกลีเซอรีนก้อนที่เป็นผลิตภัณฑ์จำหน่ายตามท้องตลาดสำหรับทำสบู่ก้อนใสทั่วไปจะมีส่วนผสมของเอทิลแอลกอฮอล์
และกลีเซอรีนเหลว ได้เป็นกลีเซอรีนก้อนที่เรียกกันทั่วไป
ประโยชน์กลีเซอรีน/กลีเซอรอล/
1.
ใช้เป็นตัวทำละลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เนื่องจากสามารถละลายได้ดีในน้ำ
และแอลกอออล์
2.
สำหรับอุตสาหกรรมเคมีใช้สำหรับเป็นสารตั้งต้นในการผลิตสารประกอบโพลิออล
(polyol) สำหรับผลิตโฟม
3.
กลีเซอรีน/กลีเซอรอล ที่มีความเข้มข้นมากกว่าร้อยละ 55 จะมีรสหวานสามารถใช้เป็นสารทดแทนน้ำตาลได้
4.
กลีเซอรีน/กลีเซอรอล ที่เป็นสารจำพวก Hydroscopic มีคุณสมบัติดูดซับความชื้นในบรรยากาศได้ดี
จึงนิยมนำมาใช้เป็นส่วนประกอบของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการความนุ่ม ความยืดหยุ่น
และเป็นครีม เช่น อุตสาหกรรมพลาสติกเพื่อให้มีความอ่อนตัว และยืดหยุ่นได้ดี
5.
ใช้เป็นส่วนผสมของผลิตภัณฑ์เพื่อทำหน้าที่เป็น Thickening
agent หรือ Bodying agent เพราะสามารถให้ความหนืดได้ดี
6.
ใช้เป็นส่วนผสมสำหรับผลิตภัณฑ์เพื่อรักษาความชุ่มชื้น เช่น
น้ำยาบ้วนปาก ยาสีฟัน สบู่ เป็นต้น
7.
ใช้เป็นส่วนผสมของผลิตภัณฑ์ยา อาหาร และเครื่องดื่ม เช่น
เป็นสารทดแทนน้ำตาล เป็นต้น
8.
โมโนกลีเซอไรด์ใช้เป็นสารอิมัลชั่น และสารเพิ่มความคงตัว
9.
ใช้ฉีดพ่นหรือเคลือบผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรเพื่อรักษาความสด
ป้องกันการระเหยของน้ำ เช่น ใช้พ่นใบยาสูบ
10.
ใช้เป็นส่วนผสมในผลิตภัณฑ์เครื่องสำอางสำหรับเป็นสารอิมัลชันในผลิตภัณฑ์ครีม
และเป็นสารที่ทำหน้ารักษาความชุ่มชื้นทั้งในส่วนผสมของผลิตภัณฑ์ และแก่ผิว
5. แป้งข้าวโพด
คือสตาร์ชที่ทำจากเมล็ดข้าวโพด สตาร์ช (starch) คือ พอลิแซ็กคาไรด์ (polysaccharide)ซื่งเป็นแหล่งสะสมอาหารของพืช พบในเมล็ดธัญพืช (cereal grain) เช่น ข้าว(rice) ข้าวสาลี(wheat) ข้าวโพด(corn) และพืชหัว เช่น มันฝรั่ง(potato) มันเทศ(sweet potato) มันสำปะหลัง(tapioca)
โมเลกุลของสตาร์ช ประกอบ โมเลกุลของน้ำตาลกลูโคส ซึ่งเชื่อมต่อด้วยพันธะไกลโคไซด์(glycosidic bond) ซึ่งมีโครงสร้างโมเลกุล
2 รูปแบบคือ อะไมโลส (amylose)และ อะไมโลเพกทิน (amylopectin)โดยรวมตัวกันอยู่เป็นเม็ดแป้ง(starch granule)
ดังนั้น cornstarch หรือแป้งข้าวโพด
คือสตาร์ชที่ทำจากเมล็ดข้าวโพด มีประโยชน์ดังต่อไปนี้
ข้าวโพด มีประโยชน์ดังต่อไปนี้
- ใส่หน้าเค้กทั้งเค้กส้ม, ช็อคโกแลตหน้านิ่ม, เค้กชาไทย
- ทำลาบทอด หรือ หมูก้อนทอด ใส่แป้งข้าวโพดหน่อย ให้ส่วนผสมจับตัวดี
- เป็นส่วนผสมในวนิลาซอส ให้ส่วนผสมข้น
- คลุกส่วนผสม croquette ปั้นแล้วคลุกแป้งข้าวโพด ก่อนชุบไข่ และ
คลุกเกล็ดขนมปัง
- ทอดเนื้อสัตว์ เช่น ไก่ หรือ ปลา เอามาคลุกกับแป้งข้าวโพด
สะบัดเอาส่วนเกินออก แล้วนำไปทอด
รวม ๆ แล้วใส่ลงในอาหารหรือขนมอะไรก็ได้ ที่ต้องการให้ส่วนผสมข้น
หรือจับตัวกัน
8.การทำฟองสบู่
1.เติมน้ำตาลทรายลงไปในน้ำสบู่จะช่วยให้ฟองสบู่แข็งแรง อยู่ได้นานมากขึ้น
2.ใส่กลีเซอรีนลงไปในน้ำสบู่จะช่วยให้ฟองสบู่แข็งแรงและใหญ่ขึ้น
3.ใส่ผงเจละตินลงไปในน้ำสบู่ก็จะช่วยทำให้ฟองสบู่แข็งแรงและอยู่ได้นานขึ้น
4.ความเข้มข้นของน้ำสบู่ก็มีผลต่อคุณภาพฟองสบู่
โดยถ้าความเข้มข้นน้ำสบู่เจือจางเกินไปจะทำให้ฟองสบู่แตกง่าย แต่ถ้าความเข้มข้นน้ำสบู่มากเกินไป
ฟองสบู่จะมีจำนวนมากขึ้น แต่ฟองสบู่จะหนักแล้วไม่ค่อยลอยตัว
5.น้ำสบู่ที่ผสมได้วางทิ้งค้างคืนสัก 1 คืน
ฟองสบู่จะแข็งแรงมากกว่าน้ำสบู่ที่ผสมแล้วนำมาใช้เลย
6.ถ้าอยากให้ฟองสบู่แตกยาก ให้นำน้ำสบู่ที่ผสมได้ไปแช่ตู้เย็นประมาน 1
คืน
7.พันกำมะหยี่หรือไหมพรมบริเวณโครงที่ต้องการทำฟองสบู่
จะช่วยทำให้ชุ่มน้ำและเกิดเป็นแผ่นฟิล์มหรือฟองสบู่ได้โตมากขึ้น
8.ถ้าสามารถทำแผ่นฟิล์มฟองสบู่ได้กว้างเท่าไหร่
ก็จะได้ฟองสบู่ลูกโตมากยิ่งขึ้น ดังนั้น เราอาจทำโครงลวดโครงใหญ่ๆ เช่น
นำโครงลวดไม้แขวนเสื้อ หรือนำหลอดดูดมาตัดปลายแฉกๆ
และหักปลายให้แบนๆก็จะได้ฟองสบู่ลูกโตมากขึ้น
9.ถ้าเป่าฟองสบู่ช่วงหลังฝนตก ในอากาศจะมีความชื้นสัมพัทธ์สูง
น้ำระเหยช้า ฟองสบู่จะแตกยาก แต่ถ้าช่วงหน้าหนาว อากาศแห้ง ฟองสบู่จะแตกง่ายกว่า
10.ไม่ควรตีฟองสบู่ให้เกิดฟองมากเกินไป เพราะจะทำให้ฟองสบู่มีคุณภาพลดลง
ถ้าเกิดสบู่ในน้ำสบู่มากๆให้ตักออก
6.แรงตึงผิว
ทฤษฎี
สำหรับของเหลว
โมเลกุลแต่ละตัวจะออกแรงยึดเหนี่ยวโมเลกุลที่อยู่รอบๆตัวเองเรียกว่า
แรงยึดติด (cohesive force) และถ้าหากมีสารหรือวัตถุอยู่ในของเหลว จะมีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของของเหลวกับโมเลกุลของสารหรือวัตถุที่ของเหลวสัมผัสเรียกว่าแรงเชื่อมแน่น
(adhesive force) ดังแสดงตามรูปที่ 8.1
รูปที่ 8.1 วงแหวนในของเหลวและแรงยึดติด (cohesive force) กับ
แรงเชื่อมแน่น (adhesive force)
เนื่องจากความดันของของเหลวจะมีค่าเท่ากันหมดตลอดเนื้อสารในของเหลวแต่ละชนิด
แรงลัพธ์ที่กระทำต่อโมเลกุลในชั้นของเหลวจะไม่เป็นศูนย์
แต่จะชี้เข้าไปภายในของเหลวนั้น
เพื่อที่จะดูในภาพขยายเราสมมติให้พื้นที่ผิวของของเหลวเป็น ….. จะมีงาน W หรืองาน W
หรือการเปลี่ยนแปลงของพลังงาน ที่กระทำต่อพื้นผิวดังสมการ
(8.1)
เมื่อ …. คือ งานหรือการเปลี่ยนแปลงพลังงานจำเพาะของพื้นผิวของของเหลว
ด้วยผลของความสัมพันธ์ตามสมการที่ 8.1 แสดงว่างานในระบบจะต้องเกิดจากแรงภายนอก
ซึ่งอาจกล่าวได้ว่าแรงตึงผิวมีความสัมพันธ์กับแรงภายนอก ดังนั้น จากสมการที่ 8.1
ถ้าพิจารณาในเทอมของแรงต่อหน่วยความยาว
เราสามารถนิยามความตึงผิวได้ดังนี้
(8.2)
เมื่อแรง F กระทำต่อขอบความยาว l ที่ตั้งฉากกับพื้นผิวของของเหลวที่พยายามรักษาสภาพฟิล์มบางของเหลวนั้นไว้
และเมื่อเราใช้วงแหวนวัดแรงตึงผิวเข้ามาเพื่อศึกษาจะได้ว่า
(8.3)
สำหรับหลักการง่ายๆที่ใช้ในการวัดแรงตึงผิวคือ
การใช้สมดุลต่อการหมุน ดังแสดงตามรูปที่ 8.2
รูปที่ 8.2 แผนภาพคานในสภาวะสมดุลต่อการหมุน
จากรูปที่ 8.2 ขณะที่วงแหวนวงกลมกำลังหลุดออกจากผิวของเหลวนั้น
คานจะอยู่ในสมดุลเมื่อคิด โมเมนต์ รอบจุดหมุนจะได้ว่า
(8.3)
(8.4)
และความตึงผิวเขียนได้ว่า
(8.5)
