Inom en fast massa är molekyler omgivna av identiska molekyler med liknande energimätningar. På ytan av det fasta ämnet är det dock troligt att molekyler kommer i kontakt med luft och ibland vätskor eller andra massor av olika energimätningar. Som ett resultat av detta skiljer sig alltid ytenergimätningar från de som finns inom massan av ett fast ämne.
Alla tre faserna – fast, flytande och luft – har mätbara ytenergier och ytspänningar. Molekyler har både vad som kallas ”adhesiva enheter” och ”kohesiva enheter” som styr hur de interagerar med molekylerna runt dem. Adhesiva enheter försöker binda med andra typer av molekyler, medan kohesiva enheter försöker binda med liknande molekyler. Om kohesiva enheter är mer framträdande, kommer flytande molekyler bara att pärla upp sig på en yta eftersom de motstår andra molekyler; det omvända är sant om självhäftande enheter är mer framträdande.
Ytenergi, ytspänning och ytdensitetsspänningsmätningar analyserar vätningsbeteendet mellan vätskor och fasta ämnen när forskare testar fasta ämnens termodynamiska egenskaper. När flytande molekyler på en fast yta pärla ihop sig i sammanhållning kan forskare mäta kontaktvinkeln för dessa molekyler på den fasta ytan. Denna kontaktvinkelmätning görs med ett instrument som kallas goniometer, som bestämmer i vilken grad kohesion eller vidhäftning är i uppåtgående. Två andra krafter kan påverka ytenergin i detta fall. Om ytan är ojämn eller känd som hydrofob, orsakar detta vätskor att pärla sig i högre vinklar; omvänt, när en yta är hydrofil, kan en vätskedroppe breda ut sig för att täcka så mycket av ytan som vätskemolekylerna kan nå.
Ytenergimätningar görs vanligtvis vid extremt höga temperaturer, när fasta ämnen reagerar med små rörelser under värmepåfrestning men volymen är nästan konstant. Mätningar av flytande ytenergi görs genom att använda vad som kallas en ”vätskemembransträckning” av ytan. En metod, kallad Dynamic Wilhelmy Method, går ut på att sänka ner ett fast ämne i en vätska som tidigare har mätts för ytspänning, och sedan mäter vätkrafterna när det fasta ämnet frigörs från vätskan. En annan metod, kallad Powder Contact Angle Method, används när forskare behöver känna till absorptionsnivåerna och ytenergierna hos porösa material och pulver.
Praktiska tillämpningar av dessa ytenergimätningar och testprocedurer gynnar utvecklingen av industri- och konsumentprodukter. Metaller belagda med polymerer förlitar sig på forskarnas kunskap om vidhäftning och kohesion för sin styrka och hållbarhet. Materialens ytenergimätningar görs för oxidation och kemisk bindning. I litografi måste bläck appliceras på ett sätt som tillåter bildområden att absorbera bläck och icke-bildområden att förbli fria från bläck; ytenergiforskning har förfinat dessa processer.