액체의 표면장력 측정

소개글

액체의 표면장력 측정

목차

1. 목적
2. 실험 방법
3. 이론
4. 결과 및 토의
5. 결론

본문내용

1. 목적
Jolly의 용수철 저울을 이용하여 표면장력을 측정한다.
2. 실험 방법
①수평조절나사와 고정나사를 이용하여 용수철에 달린 지침이 기울어지지 않도록 한다.
②지침이 유리관을 통과하게 하게 한 후, 지침의 눈금과 유리관의 눈금을 일치시키고 용수철의 길이를 잰다.
③분동 접시를 지침 끝에 달고 난 후의 용수철이 늘어난 길이를 잰다.
④분동을 3g까지 증가시키면서 늘어난 길이를 측정하고, 힘상수를 구한다.
⑤분동 접시 대신 표면장력용 고리를 지침 끝에 달고 그 밑에는 물이 든 비커를 놓는다.
⑥고리를 물의 표면에 닿게 한 후, 높이 조절 핸들을 사용하여 고리가 물의 표면으로부터 떨어져 나오는 순간의 용수철의 길이를 측정한다.
3. 이론
표면장력이란, 정지해 있는 액체의 평형상태는 액체 내부의 이웃하는 분자들끼리의 인력에 의하여 유지되고 있으나, 표면에서의 액체는 이웃분자와의 접촉이 없어 인력을 받지 않으므로 자체의 표면적을 최소한 작게 하려고 하는 힘을 말한다.
표면장력은 한 표면의 길이 1cm당 잡아당기는 힘으로 표시되는데, 즉 표면장력의 단위는 dyne/cm가 된다.
표면장력을 수식으로 표현하기위해 다음과 같은 실험 및 측정을 한다.
내경이 2, 외경이 2인 환(ring)을 표면장력 , 밀도인 액체 표면에 접촉시킨 다음, 액체표면이 서서히 아래로 내려오게 하여 원환과 액체표면이 막 떨어지려는 순간에 액체의 높이 물기둥이 생기기 시작하는 순간 ring의 하단이 가리키는 눈금과 ring이 물기둥 액면에서 떨어지는 순간의 ring의 하단이 가리키는 눈금의 차이를 측정하면 이 순간 용수철의 상향력는 원환을 아래쪽으로 끄는 장력과 물기둥의 무게의 합과 같게 된다. 즉,
2(g =
이다. 여기서 첫 번째 량은 물기둥막이 안팎으로 있는 것을 고려하였다. 위 식으로부터 표면장력은 g (dyne/cm)
가 되고, 원환이 아주 얇아 일 때 위 식의 두 번째 항은 무시할 수 있으므로 표면장력는 가 된다.
4. 결과 및 토의
위의 식을 사용하자면, 물의 용수철의 상향력 를 알기 위해서는 물의 표면장력를 알아야 하는데, 는 아직 미지의 값이므로, 를 구하기 위해 부록에 참조된 값을 사용하고, 그렇게 계산하여 얻은 값과 부록의 값을 비교해보기로 하였다.
아래는 미리 알아야 할 상수들이다.
①원환내경 = 9.1(mm)
②원환외경 = 9.6(mm)
③물의 밀도 1(g/cm)
④물의 표면장력 = 73(dyne/cm)
⑤중력가속도 = 9.8(m/s)
※ dyne = 힘의 단위 질량 1g의 물체에 매초 1cm의 가속도를 생기게 하는 힘

참고 자료

없음