[물리화학실험 1등 A+] 표면장력

소개

"[물리화학실험 1등 A+] 표면장력"에 대한 내용입니다.

목차

1. Title
2. Date
3. Purpose
4. Principle
5. Reagents & Apparatus
6-1. Procedure(예비)
6-2. Procedure(결과)
7. Data sheet
8. Result
9. Discussion
10. Reference

본문내용

1. Title
표면장력

2. Date
실험일: 2024. 03. 18

3. Purpose
모세관법과 장력계법에 의하여 액체의 표면장력을 결정한다.

4. Principle [10], [11]
표면장력은 액체의 표면이 스스로 내부로 잡아당기어 스스로 수축하여 표면적의 증가를 억제하는 힘을 말하며 되도록 작은 면적을 취하려는 힘의 성질이다. 용기 속에 담겨있는 어떤 액체에서 액체 내부에 있는 분자는 주위의 다른 분자들에 의해 둘러싸여 있으며 모든 방향으로부터 똑 같은 인력을 받는다. 반면에 액체 표면에 있는 분자들은 표면 아래에 있는 분자들에 의해서만 인력을 받으므로 내부에 있는 분자들에 비해서 많은 인력을 받지 않는다. 여기에서 두 가지 주요 메커니즘이 발생하게 된다. 표면 분자에 가해지는 안쪽의 힘으로 인해 액체가 수축하는 것과 액체 표면에 평행한 접선력이다. 이 접선력을 일반적으로 표면장력이라 하게 되며, 최종 효과는 액체가 표면이 늘어난 탄성 막으로 덮인 것처럼 행동한다. 표면장력은 액체-공기 또는 액체-증기 계면의 고유한 특성이게 된다.
응집력으로 인해 표면에서 멀리 떨어진 분자는 인접한 액체 분자에 의해 모든 방향으로 균등하게 당겨져 알짜 힘이 0이 된다. 표면의 분자는 모든 면에서 동일한 분자를 가지고 있지 않으므로 안쪽으로 당겨지게 되며 내부 압력을 생성하고 액체 표면이 최소 영역으로 수축하도록 한다. 내부압력은 일정한 온도에서 팽창하거나 수축할 때 시스템의 내부 에너지가 어떻게 변하는지를 측정한 것이다.[1] 또한 액체-공기 계면의 표면과 평행한 장력이 있기에 물 분자의 응집력 특성으로 인해 외력에 저항한다.
같은 유형의 분자 사이에 작용하는 인력을 응집력이라 하고 다른 유형의 분자 사이에 작용하는 인력을 접착력이라 한다. 액체의 응집력과 용기 재료에 대한 접착력 사이의 균형은 액체가 고체 표면과의 접촉을 유지하는 능력인 습윤[2] 정도, 액체 표면과 고체 표면이 만나는 표면 사이의 각도인 접촉각[3], 표면장력에 의해 생성된 용기 또는 다른 물체의 표면에 가까운 액체의 상부 표면 곡선인 메니스커스 [4]를 결정한다. 응집력이 우세할 때, 특히 접착 에너지가 응집 에너지의 절반 미만일 때 습윤이 낮고 메니스커스가 수직 벽에서 볼록하다. 반면 접착력이 우세할 때, 즉 접착 에너지가 응집력 에너지의 절반 이상일 때 습윤이 높고 유사한 메니스커스가 오목하다.

참고자료

· Internal pressure - Wikipedia
· Wetting - Wikipedia
· Contact angle - Wikipedia
· Meniscus (liquid) - Wikipedia
· 임계점 (열역학) - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 (wikipedia.org)
· Capillary action - Wikipedia
· 모세관 현상 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 (wikipedia.org)
· Jurin's law - Wikipedia
· Tension (physics) - Wikipedia
· 표면장력 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 (wikipedia.org)
· Surface tension - Wikipedia
· Surface tension - Wikipedia
· 표면장력 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 (wikipedia.org)
· Wetting - Wikipedia
· Hysteresis - Wikipedia
· Surfactant - Wikipedia