Povrchové, popř. mezifázové napětí je určováno z výšky vzestupu kapaliny v kapiláře (viz kapilární elevace):

kde γ je povrchové, popř. mezifázové napětí mezi dvěma kapalinami, h je výška sloupce kapaliny měřená od roviny, v níž je Laplaceův tlak (viz Laplaceova-Youngova rovnice) nulový, po nejnižší bod menisku v kapiláře, ρ_A a ρ_B jsou hustoty spodní a horní fáze (při měření povrchového napětí obvykle hustotu plynné fáze zanedbáme), θ úhel smáčení, R vnitřní poloměr kapiláry. Při měření se používají kapiláry pokud možno z materiálů, které jsou dokonale smáčeny kapalinou (θ = 0°, cos θ = 1); nejčastěji používaným materiálem je sklo. Při konstrukci aparatury je třeba si uvědomit, že kapilára má být umístěna v přesně vertikální poloze a že je třeba, aby byl znám poloměr kapiláry po celé její délce. Prakticky bývá h měřena relativně k povrchu kapaliny v širší trubici nebo nádobě, v nichž však rovněž může docházet ke kapilární elevaci (např. v trubce o průměru 3 cm vystoupí voda do výšky 0,04 mm).

Při přesnějších měřeních, zvláště absolutních hodnot povrchového napětí je třeba provést korekce

V dalším je uvedeno několik příkladů aparatur pro měření povrchového, popř. mezifázového napětí mezi dvěma kapalinami, založených na tomto principu.

Uspořádání se dvěma kapilárami

Problém kapilární elevace v široké nádobě je vyřešen u přístroje se dvěma kapilárami různé světlosti R₁ a R₂. Pro povrchové napětí platí

kde Δh = h₂ – h₁ je rozdíl výšek kapilárního vzestupu v kapiláře o menším a větším poloměru.

Jestliže při měření nahradíme plynnou fázi druhou (lehčí) kapalinou, je možno stanovit mezifázové napětí. Tímto způsobem se však postupuje zřídka, častěji je měření uspořádáno jiným způsobem, jak ukazuje např. obr. 2., který dovoluje měřit i mezifázové napětí mezi kapalinami o stejných hustotách [69]:

Mezifázové napětí je dáno vztahem

kde R je poloměr kapiláry v místě C, h_A, h_B výšky hladin kapalin A a B nad úrovní C, ρ_A, ρ_B hustoty kapalin A a B.

Kapilární tenziometr s visící hladinou pro měření povrchového napětí

Kapalina ve vytemperovaném přístroji se přetlačí ze zásobní baničky do kapiláry (vnějším tlakem 5 do postranního ramene 4). Po uvolnění mechanického přetlaku se kapalina vrací zpět do zásobníku. Trubice 2, která spojuje prostor nad a pod kapilárou 1, slouží k vyrovnání tlaků v U-trubici. To má za následek odtržení hladiny od kapilárního sloupce ve vrcholu kužele 3. Zbylá kapalina v kapiláře se ustálí v poloze, která je dána jejím povrchovým napětím a hustotou. Rozdíl výšek Δh se měří pomocí katetometru – mikroskopu spojeného s mikrometrickým šroubem.

Pro povrchové napětí platí

kde K a n jsou konstanty, které se zjišťují kalibrací přístroje pomocí čistých látek o známém povrchovém napětí a hustotě. Při přesnosti odečítání Δh na 0,01 mm, měření hustoty na 10^–4 g cm^–3 může být hodnota povrchového napětí stanovena s přesností až na 0,01 mN m^–1.

Přístroj s horizontální kapilárou [25], [41] pro měření povrchového i mezifázové napětí

Při horizontální poloze kapiláry působí na sloupeček kapaliny v kapiláře pouze povrchové síly. Měnitelným hydrostatickým tlakem je sloupeček zatlačován k otevřenému konci kapiláry, kde je opticky sledován tvar menisku. Meniskus je právě rovinný v okamžiku, kdy je dosaženo rovnováhy mezi aplikovaným tlakem a povrchovými silami:

K výpočtu γ není tedy třeba znát ani hustotu měřené kapaliny.