摩擦、磨損多發生在固體表面層，所以研究表面層的物理化學性質很重要。

1．表面（界面）自由能

固體表面層的性質與固體內部的不一樣。以裸露在空氣中的固體表面為例（圖3-13），固體中分子A處于同類分子的包圍中，周圍分子對它的引力所有方向都是相等的。它處于均勻力場中，作用在其上的合力為零。在表面上的分子B的上方裸露在空氣中，固體分子和空氣分子對它施加的引力不相等，熱水泵 所以，分子B處于不均勻的力場中，它受到一個垂直于固體表面的指向固體內部的引力。要把分子A從內部移到表面，就必須克服這一引力而對分子A作功。根據功能定理，對分子所作的功可轉變為分子的勢能。這種屬于表面勢能的總和稱為固體與空氣相接觸時固體表面自由能。單位面積上的表面（界面）自由能稱為比表面能，用表示，單位是J/m=N·m/m2=N/m。表面上的分子在指向內部引力的作用下有從表面進入內部的趨勢，使表面積盡量縮小，結果在表面切向產生表面張力。表面張力的單位和比表面能單位相同，為N/m。

2．固體表面的濕潤性、物質的內聚功和吸附功

濕潤現象是一種常見的現象。例如水滴在玻璃上（圖3-14a）形成凸鏡的形狀；水滴在石蠟或石墨表面，水就不能鋪展而形成扁球狀（圖3-14b）。液體在固體表面的濕潤程度用接觸角θ來衡量。