[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 섞이지 않는 액체의 경계면, 고체와 기체, 고체와 고체의 접촉면 등 표면의 변화에 대한 에너지가 존재할 때 생기는 현상이다. 그 때문에 계면장력이라고도 한다. (2) 모세관 현상 (모관 현상) 액체의 응집력과 관과 액체 사이의 부착력의 차이에 의해 일어난다. 수은과 물에 유리관을 넣었을 때, 수은은 관과의 부착력보다 응집력이 더 강하기 때문에 액면이 볼록해진다. 물은 응집력보다 부착력이 더 강하기 때문에 액면이 오목해진다. 표면이 볼록하면 관 안의 액면이 바깥의 액면보다 낮아지고, 오목하면 관 안의 액면이 더 높아진다. 즉, 수조에 담긴 물에 가는 관을 넣으면 관을 따라 물이 올라오게 된다. 반대로 수은은 더 내려가게 된다. 그림1)모세관 현상 h＝2T cos θ/rpg (관의 반지름을 r, 액체의 밀도 ρ, 표면 장력을 T, 모세관 상승 높이를 …
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