표면장력 측정

소개글

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일반물리학 실험1의 인터페이스와 버니어 캘리퍼스 A+ 받은 레포트입니다.
프리 레포트와 메인 레포트가 함께 들어있고 참고문헌까지 정확합니다.
지난 몇년간 내려온 A+ 족보들과 제가 덧붙인 내용으로
시간과 정성을 들여 작성한 것이므로 가격이 아깝지 않을만큼 하나하나 알찬 내용 보장합니다~

목차

1. 실험 목적
2. 이론
* 표면장력
3. 기구와 장치
4. 실험 방법
5. 실험결과
6. 결과분석
* 질문
7. 토의
8. Reference

본문내용

1. 실험 목적
액체가 자유표면에서 표면을 작게하려고 하는 표면장력(surface tension)을 측정하고 이를 이해한다.

2. 이론
안 지름 및 바깥지름이 각각 , 인 원통인 원통형 테를 [그림 1]과 같이 액체 표면에 접촉시키고 액체 표면을 원통형 테에 차차 가까이 하여 그것이 완전히 잠기면 서서히 액체 표면이 아래로 내려오게 하여 원통형 테와 액체 표면이 떨어지려고 할 때 멈춘다.
그 때의 액체의 높이 h와 용수철의 복원력(탄성력=mg)을 측정하여 표면장력 T를 측정한다.
중략..

* 표면장력
표면 장력을 쉽게 설명하기 위해 간단한 실험을 해보자. U자 모양으로 된 매우 가는 철사 줄 위에 철사 봉을 그림과 같이 올려놓아 만든 고리를 비눗물에 담갔다 빼면 고리 안에 얇은 비눗물 막을 형성할 수 있다.
만일 철사들 사이에 마찰력을 무시한다면 비눗물 막의 면적이 줄어드는 왼쪽방향으로 철사 봉을 움직이는 힘이 존재한다. 이러한 힘은 비눗물 막의 모든 가장자리에 걸쳐 존재하나 철사 봉을 움직이는 힘의 크기는 철사봉의 길이 L에 비례한다. 비눗물 막은 두 개의 표면을 가지고 있으므로 철사 봉에 가해지는 힘은 비눗물 막의 양면 중 한 면에 의해서 가해지는 힘의 2배이다. 그러므로

이다. 여기서 단위 길이당 가해지는 힘 는 액체의 표면이 가지고 있는 고유성질에 관계하는 물리량이며 표면장력(surface tension)이라 부르며 단위는 이다.
그림과 같이 추를 달아 철사 봉을 만큼 오른쪽으로 움직이는 경우를 생각해보자. 이것은 마치 용수철 상수가 k인 용수철을 늘이는 것과 비슷하다. 이 때 용수철에 축적된 퍼텐셜 에너지는

이다. 그러므로 비눗물 막의 경우는 왼쪽으로 향하는 표면장력에 반해 외부에서 일 을 해주어 비눗물의 막의 에너지가

만큼 증가한다. 비눗물 막이 면적 에 비례하는 퍼텐셜 에너지를 가지고 있는 것은 비눗물 막을 터트리면 비눗물이 여러 방향으로 튐으로써 운동에너지로 바뀌는 것을 쉽게 확인할 수 있다.
위의 식으로부터 알 수 있듯이 표면장력 는 단위 면적당 표면에너지로도 정의된다.

참고 자료

유체의 물리/박혁규/청문각/2007/p.219~220
http://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%91%9C%EB%A9%B4%EC%9E%A5%EB%A0%A5