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* 표면장력 측정 실험에 대한 목적
표면장력에 대한 정의를 알고 Wilhelmy plate 방법과 Drop profile 방법을 이용하여 표면장력을 측정하고 두 기기의 비교분석 및 차이점을 알아보고 표면장력에 대한 지식 및 방법 등을 습득한다.
* 표면장력이란
액체 표면에 있는 분자는 액체 내부에 있는 것과는 달리 비대칭적 환경하에 있는 표면의 위쪽 분자에는 아래쪽으로부터 잡아당기는 분자간 인력을 상쇄할만한 인력이 작용하지 않는다. 따라서, 중간에 있는 분자들이 표면 분자를 내부로 끌어들여서 단거리 반별력과 인력이 균형을 이루게 함으로써 평형 위치에 이르게 한다. 따라서 표면에는 여분의 자유에너지가 존재하게 되는데 이것을 표면장력이라고 한다.
* 표면장력이 생기는 원인
물체는 자유에너지를 최소로 하려는 힘이 작용하며, 여기서는 표면적을 최소로 함으로써 자유에너지를 최소로 할 수 있게 된다. 일정한 온도와 압력에서 표면적을 증가시키려면 가역적 일을 해주어야 하며 그에 따라서 계의 자유에너지가 증가한다. 이같이 더해진 자유에너지를 보통 “표면 자유에너지” 즉 표면장력이라고 한다. 표면 자유에너지를 감소시키기 위하여 표면이 수축되거나 팽창을 억제하면서 관측된 현상인 표면장력이 생기는 것이다.
* Wilhelmy plate 실험이란
접촉각 실험방법의 하나인 Wilhelmy plate 방법은 표면과 액체 사이에서 이루는 접촉각의 측정으로써 평평한 백금판 표면에 접촉한 액체 곡선의 끝점과의 접촉점에서 측정된다.
* Wilhelmy plate 실험 준비물
Wilhelmy Plate Equipment, SDS 계면 활성제 , 증류수
* Wilhelmy plate 실험을 이용한 표면장력 측정 과정
㉠ 판을 붙든 저울대가 수평이 되도록 저울을 조정한다.
㉡ 판이 액체 표면에 겨우 닿도록 저울을 낮추거나 시료를 올리거나 한다.
㉢…(생략)
1. 백금판이 찌그러 지거나 손상이 되있으면 안된다.
2. 백금판이 오염됬을 우려가 있으므로 우선 무선 깨끗한 물로 완전히 씻어낸 다음 알코올 램프 불꽃으로 오염물질을 증발시켜 날려보내기 위해 적열할 때까지 굽는다.
3. 백금판과 액체물질의 수평을 잘 맞춘다.
4. 백금판이 흔들리고 오염될 경우가 있으므로 실내, 실온의 실험실에서 실시한다.
5. 액체 물질이 오염될 수 있으므로 여러개의 비커를 준비하여 오차를 줄인다.
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험의 차이점
실험을 해본 결과 Drop profile 방법이 Wilhelmy plate 방법보다 더 오염우려가 적고 측정값 오차가 덜 나오는 것으로 보아 더 정교한 방법인 것 같다. 왜냐하면 공기중에 노출된 상태에서 실험하는 Wilhelmy plate 방법과는 달리 Drop profile 방법은 주사기 안에 액체를 넣고 실험하기 때문에 측정할 때 오차가 적고 공기중의 오염이 적다. 하지만 Drop profile 방법도 그대로 오래 물방울을 방치해 놓게 되면 공기와의 접촉 또는 다른 접촉으로 인한 오염 우려가 있어 표면장력 값이 떨어지게 된다.
* 실험후 느낀점
이번 실험을 통해 표면장력의 정확한 정의를 알게 되었고 직접 실험 장비를 이용하면서 더욱 구체적인 표면장력의 값을 알게 되어 새롭게 다가왔다. 그리고 실험을 하면서 온도에 따른 차이 , SDS의 용해도 차이, 공기중의 오염 등에 따라서 오차가 발생 하는것에 대해 그만큼 정교한 실험인 것 같다.
<두가지 실험 결과의 비교 그래프>
![[화학공학 일반기초실험] Wilhelmy plate 방법과 Drop profile 방법으로 표면장력 측정 (1 )](/View/[화학공학 일반기초실험] Wilhelmy plate 방법과 Drop profile 방법으로 표면장력 측정_hwp_01_.gif "[화학공학 일반기초실험] Wilhelmy plate 방법과 Drop profile 방법으로 표면장력 측정 (1 )")
![[화학공학 일반기초실험] Wilhelmy plate 방법과 Drop profile 방법으로 표면장력 측정 (2 )](/View/[화학공학 일반기초실험] Wilhelmy plate 방법과 Drop profile 방법으로 표면장력 측정_hwp_02_.gif "[화학공학 일반기초실험] Wilhelmy plate 방법과 Drop profile 방법으로 표면장력 측정 (2 )")
![[화학공학 일반기초실험] Wilhelmy plate 방법과 Drop profile 방법으로 표면장력 측정 (3 )](/View/[화학공학 일반기초실험] Wilhelmy plate 방법과 Drop profile 방법으로 표면장력 측정_hwp_03_.gif "[화학공학 일반기초실험] Wilhelmy plate 방법과 Drop profile 방법으로 표면장력 측정 (3 )")
![[화학공학 일반기초실험] Wilhelmy plate 방법과 Drop profile 방법으로 표면장력 측정 (1 )](/View/[화학공학 일반기초실험] Wilhelmy plate 방법과 Drop profile 방법으로 표면장력 측정_hwp_01.gif "[화학공학 일반기초실험] Wilhelmy plate 방법과 Drop profile 방법으로 표면장력 측정 (1 )")
![[화학공학 일반기초실험] Wilhelmy plate 방법과 Drop profile 방법으로 표면장력 측정 (2 )](/View/[화학공학 일반기초실험] Wilhelmy plate 방법과 Drop profile 방법으로 표면장력 측정_hwp_02.gif "[화학공학 일반기초실험] Wilhelmy plate 방법과 Drop profile 방법으로 표면장력 측정 (2 )")
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