Kiinteässä massassa molekyylejä ympäröivät identtiset molekyylit, joilla on samanlaiset energiamittaukset. Kiintoaineen pinnalla molekyylit ovat kuitenkin todennäköisesti kosketuksissa ilman ja joskus nesteiden tai muiden eri energiamittausten massojen kanssa. Tämän seurauksena pinta -energiamittaukset poikkeavat aina kiinteän aineen massasta.
Kaikissa kolmessa vaiheessa – kiinteässä, nestemäisessä ja ilmassa – on mitattavia pintaenergioita ja pintajännityksiä. Molekyyleillä on niin sanottuja “liima -asemia” ja “yhtenäisiä asemia”, jotka säätelevät tapoja, joilla ne ovat vuorovaikutuksessa ympäröivien molekyylien kanssa. Liima -asemat pyrkivät sitoutumaan muuntyyppisiin molekyyleihin, kun taas yhtenäiset asemat pyrkivät sitoutumaan samanlaisiin molekyyleihin. Jos yhtenäiset käyttölaitteet ovat näkyvämpiä, nestemäiset molekyylit kerääntyvät pinnalle vain vastustaessaan muita molekyylejä; päinvastoin, jos liima -asemat ovat näkyvämpiä.
Pintaenergia-, pintajännitys- ja pintatiheysjännitysmittaukset analysoivat nesteiden ja kiintoaineiden välistä kostutuskäyttäytymistä, kun tutkijat testaavat kiintoaineiden termodynaamisia ominaisuuksia. Kun kiinteällä pinnalla olevat nestemäiset molekyylit kerääntyvät yhteen, tutkijat voivat mitata näiden molekyylien kosketuskulman kiinteällä pinnalla. Tämä kosketuskulman mittaus tehdään instrumentilla nimeltä goniometri, joka määrittää, missä määrin koheesio tai tarttuvuus ovat nousussa. Tässä tapauksessa kaksi muuta voimaa voivat vaikuttaa pintaenergiaan. Jos pinta on karu tai tunnetaan hydrofobisena, tämä aiheuttaa nesteiden helmiä suuremmissa kulmissa; päinvastoin, kun pinta on hydrofiilinen, nestepisara voi levitä niin, että se peittää niin suuren osan pinnasta kuin nestemäiset molekyylit voivat saavuttaa.
Pintaenergian mittaukset tehdään yleensä erittäin korkeissa lämpötiloissa, kun kiinteät aineet reagoivat pienillä liikkeillä lämpörasituksen alaisena, mutta tilavuus on lähes vakio. Nestemäiset pinnan energiamittaukset tehdään käyttämällä pinta -alan “nestemäistä kalvojännitystä”. Yksi menetelmä, jota kutsutaan dynaamiseksi Wilhelmy -menetelmäksi, sisältää kiinteän aineen upottamisen nesteeseen, josta on aiemmin mitattu pintajännitys, ja mitataan sitten kostutusvoimat, kun kiinteä aine vapautuu nesteestä. Toinen menetelmä, nimeltään jauhekontakulmamenetelmä, käytetään, kun tutkijoiden on tiedettävä huokoisten materiaalien ja jauheiden absorptiotasot ja pintaenergiat.
Näiden pintaenergian mittausten ja testausmenetelmien käytännön sovellukset hyödyttävät teollisuus- ja kulutustavaroiden kehitystä. Polymeereillä päällystettyjen metallien lujuus ja kestävyys perustuvat tutkijoiden tietämykseen tarttuvuudesta ja koheesiosta. Materiaalien pintaenergiamittaukset suoritetaan hapettumis- ja kemiallisia sidossovelluksia varten. Litografiassa musteet on levitettävä siten, että kuva-alueet voivat imeä mustetta ja muut kuin kuva-alueet jäävät musteettomiksi. pintaenergia -tutkimus on jalostanut näitä prosesseja.