Kietoje masėje molekulės yra apsuptos identiškų molekulių, kurių energijos matavimai yra panašūs. Tačiau kietosios medžiagos paviršiuje molekulės gali liestis su oru, o kartais ir su skysčiais ar kitomis skirtingos energijos masėmis. Dėl to paviršiaus energijos matavimai visada skiriasi nuo tų, kurie randami kietosios medžiagos masėje.
Visos trys fazės – kietoji, skystoji ir oro – turi išmatuojamą paviršiaus energiją ir paviršiaus įtempimą. Molekulės turi ir vadinamąsias „lipniąsias pavaras“, ir „sandariąsias pavaras“, kurios valdo būdus, kuriais jos sąveikauja su aplinkinėmis molekulėmis. Lipniosios pavaros siekia jungtis su kitų tipų molekulėmis, o darniosios pavaros siekia jungtis su panašiomis molekulėmis. Jei darnios pavaros yra ryškesnės, skystos molekulės tik kaupsis ant paviršiaus, nes priešinasi kitoms molekulėms; atvirkščiai, jei lipnios pavaros yra ryškesnės.
Paviršiaus energijos, paviršiaus įtempimo ir paviršiaus tankio įtempimo matavimai analizuoja drėkinimo elgesį tarp skysčių ir kietųjų medžiagų, kai mokslininkai bando termodinamines kietųjų medžiagų savybes. Kai skystos molekulės ant kieto paviršiaus susilieja, mokslininkai gali išmatuoti tų molekulių kontaktinį kampą ant kieto paviršiaus. Šis kontaktinio kampo matavimas atliekamas naudojant prietaisą, vadinamą goniometru, kuris nustato sanglaudos ar sukibimo laipsnį. Šiuo atveju paviršiaus energiją gali paveikti kitos dvi jėgos. Jei paviršius yra grubus arba žinomas kaip hidrofobinis, dėl to skysčiai kaupiasi didesniais kampais; Ir atvirkščiai, kai paviršius yra hidrofilinis, skysčio lašas gali išplisti ir padengti tiek paviršiaus, kiek gali pasiekti skysčio molekulės.
Paviršiaus energijos matavimai paprastai atliekami esant ypač aukštai temperatūrai, kai kietosios medžiagos reaguoja nedideliais judesiais, veikiant karščiui, tačiau tūris yra beveik pastovus. Skysčio paviršiaus energijos matavimai atliekami naudojant vadinamąjį paviršiaus ploto „skysčio membranos ruožą“. Vienas iš metodų, vadinamas dinaminiu Vilhelmo metodu, apima kietosios medžiagos panardinimą į skystį, kurio paviršiaus įtempis anksčiau buvo išmatuotas, o tada išmatuojama drėkinimo jėga, kai kieta medžiaga išsiskiria iš skysčio. Kitas metodas, vadinamas miltelių kontaktinio kampo metodu, naudojamas, kai mokslininkams reikia žinoti poringų medžiagų ir miltelių absorbcijos lygius ir paviršiaus energiją.
Praktinis šių paviršiaus energijos matavimų ir bandymo procedūrų pritaikymas naudingas kuriant pramoninius ir plataus vartojimo produktus. Polimerais padengtų metalų stiprumas ir ilgaamžiškumas priklauso nuo mokslininkų žinių apie sukibimą ir sanglaudą. Medžiagų paviršiaus energijos matavimai atliekami oksidacijos ir cheminio sujungimo reikmėms. Litografijoje rašalas turi būti naudojamas taip, kad vaizdo sritys galėtų sugerti rašalą, o ne vaizdo sritys liktų be rašalo; paviršinės energijos tyrimai patobulino šiuos procesus.