액체 표면장력 측정 예비레포트

소개글

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목차

1. 실험 목적
2. 바탕 이론
3. 실험 기기 및 시약
4. 실험 방법
5. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적
모세관 현상과 표면장력에 대해 이해하고, 모세관 현상을 이용해 에탄올 농도에 따른 표면장력의 변화를 관찰한다. 접촉각과 측정 방법에 대해 이해하고, 슬라이드 글라스 위에 액체 방울을 만들어 접촉각을 측정할 수 있다. 그 접촉각을 이용해 액체 방울의 표면장력을 구할 수 있다. 또한, 에탄올 농도에 따른 액체 분자 사이의 응집력과 액체-계면 사이의 부착력에 대해 관찰해보고 이해할 수 있다.

2. 바탕 이론
① 모세관 현상
모세관 현상은 액체 속에 폭이 좁고 긴 관(모세관)을 넣었을 때, 중력과 같은 외부의 힘이 없어도 관 내부의 액체 표면이 외부의 표면보다 높아지거나 낮아지는 현상을 말한다. 이 현상은 액체의 응집력과 관과 액체 사이의 부착력에 의해 발생한다. 모세관 현상은 메니스커스(meniscus)에서 일어나는 모든 현상을 포함하는데, 여기서 메니스커스는 모세관 현상에 의해 관 속에 있는 액체의 표면이 이루는 곡면을 말한다. 메니스커스는 액체의 성질에 따라 오목해지거나 볼록해지는 특성이 있다.
만약 모세관을 물에 담그면 아래로 볼록한 메니스커스가 형성되고 물은 모세관을 따라 올라가게 된다. 물 대신 수은에 넣으면 위로 볼록한 메니스커스가 형성되고 수은은 모세관을 따라 내려가게 된다.
모세관 현상을 설명하는 가장 대표적인 이론은 Young-Laplace equation이다. 이 방정식에 따르면 아래로 볼록한 메니스커스가 형성될 때 모세관 내 액체의 압력은 모세관 밖의 액체 압력보다 작다. 이 압력 차이에 의해 모세관 내에 있는 액체가 모세관을 따라 올라가는 것이다. 표면장력 계산식을 이용해 모세관을 따라 올라간 액체의 높이()를 구해보면 다음과 같다.

참고 자료

김성재, ‘나노 스케일의 모세관 현상’
LibreTexts Chemistry ‘Cohesive and Adhesive Force’ , ‘surface tension’
Shardt, Nadia, Wang, Yingnan, Jin, Zhehu, Elliott, Janet A.W. , ‘Surface tension as a function of temperature and composition for a broad range of mixtures’
MSDS 화학물질정보검색
네이버 지식백과 화학백과 ‘표면 자유 에너지’
2023 화공 기초 이론 및 실험2 실험노트 p. 2