[자연과학] 화학공학실험 - 표면 장력 실험

표면 장력 실험

1. 실험요약

반지름 측정을 하지 않고 반지름을 미리 알고 있는 모세관을 사용하여 실험을 하였다. 실험은 에탄올의 농도 0% (물 100%), 20%, 50%, 80%, 100%인 용액을 가지고 모세관 현상을 관찰하여 에탄올의 농도에 따른 용액의 표면장력의 변화를 알아보는 실험을 하였다.

2. 실험목적

모세관을 이용하여 표면장력을 직접 계산해보고 이론값과 실제 값의 차이를 비교하여 본다.

3. 이 론

표 1) 표면 장력 예시

(1) 표면장력

1) 정의
(1) 액체의 자유표면에서 표면을 작게 하려고 작용하는 장력을 말하며 계면장력이라고도 한다. 표면장력의 단위는 N/m 으로 힘을 길이로 나눈 값이다. 〓 로 단위 면적 당 에너지로도 볼 수 있다.

2) 생성 원인

액체의 분자 간 인력의 균형이 액면 부근에서 깨지기 때문에 액면 부근의 분자의 위치에너지는 액체 속의 분자보다 더 크기 때문에 액체는 표면적에 비례하는 표면 에너지를 가지게 되는데, 이 에너지를 최소로 만들려는 작용이 표면장력으로 나타난다. 따라서 표면장력은 단순히 액체의 자유표면뿐만 아니라…(생략)

4. 실험 기구 및 시약

(1) 모세관 오름 장치

(2) 증류수

(3) 에탄올

5. 실험방법

(1) 모세관 속에 주사기나 피펫으로 수은을 넣는다.

(2) 수은주의 길이를 잰다.

(3) 수은을 무게 다는 병에 넣고 질량을 잰다.

(4) 압력을 없애고 액체가 떨어진 후 평형 준위를 기록한다.

(5) 압력 입구를 빨아내어 모세관 속의 준위를 낮게 한다.

(6) 압력을 되돌렸을 경우에 액체 오름의 높이를 기록한다.

(7) 모세관을 올리거나 낮추어서 모세관의 다른 점에서 메니스커스가 평형에 이르도록 한다.

6. 실험결과

7.6

8.7