일반물리실험 표면장력 A+ 레포트 (만점)

소개글

일반물리실험 표면장력 실험 레포트입니다.
해당 레포트 점수 50/50(만점), 최종 학점 A+ 받았습니다.
실험 결과 및 분석, 그래프, 질문에 대한 대답과 오차 분석, 이론을 확인할 다른 실험 제안 등이 포함되어 있습니다.

목차

1. 실험 목적

2. 데이터 정리
2.1. 큰 고리/ 뜨거운 물
2.2. 큰 고리/ 찬 물
2.3. 작은 고리/ 찬 물
2.4. 작은 고리/ 뜨거운 물

3. 결과 분석

4. 질문
4.1. 점성과 표면장력의 차이점은 무엇일까?
4.2. 원통형 테를 물 속에 완전히 담갔을 때의 경우와 그렇지 않을 경우의 차이점은 무엇인가?
4.3. 온도에 따라 표면장력이 어떻게 변화하는가?
4.4. 액체 종류에 따라 표면장력이 어떻게 변화하는가? 변화한다면 이유는 무엇인가?
4.5. 우리 주변에서 표면장력이 작용하는 것은 어떠한 것들이 있는가?

5. 토의
5.1. 실험 검토
5.2. 오차 분석 및 개선방안
5.3. 이론을 확인할 다른 실험 제안
5.4. 응용 가능성

6. 참고문헌

본문내용

4. 질문
4.1. 점성과 표면장력의 차이점은 무엇일까?
점성은 운동하는 액체나 기체의 내부에 나타나는 마찰력으로써, 유체의 흐름에 대한 저항의 척도이다. 표면장력은 액체의 자유표면이나 두 물질 간의 접촉면에서 나타나는 힘으로, 액체의 표면적을 작게 하기 위해 작용하는 장력을 의미한다. 따라서, 점성은 액체가 움직일 때 내부에서, 표면장력은 액체가 정지할 때 표면이나 접촉면에서 작용하는 것이 둘의 차이점이다.

4.2. 원통형 테를 물 속에 완전히 담갔을 때의 경우와 그렇지 않을 경우의 차이점은 무엇인가?
졸리의 표면장력 측정 장치는 용수철의 탄력을 이용해 무게를 길이 단위로 측정한다. 원통형 테를 물 속에 완전히 담근 경우에서는 액주의 무게와 원통형 테를 아래로 끄는 총 장력의 합이 용수철의 복원력과 동일하지만, 만일 원통형 테를 물 속에 완전히 담그지 않았다면 용수철의 복원력에 비해 총 장력과 액주의 무게의 합이 작아지게 되면서 힘의 평형이 이루어지지 않아 표면장력 측정이 어려워지게 된다.

4.3. 온도에 따라 표면장력이 어떻게 변화하는가?
액체 분자 간에는 서로 잡아당기는 힘(인력)이 존재한다. 온도가 올라가면 분자의 운동에너지가
커지므로, 온도 상승에 따라 분자 간 인력은 감소하게 된다. 표면장력은 분자들 간의 인력에 의존하므로, 분자 간 인력이 약할 경우 표면장력 또한 약해지게 된다. 따라서, 온도가 올라갈 경우 표면장력은 감소하는 경향을 보인다. 임계온도가 되었을 때, 표면장력은 0이 된다.

4.4. 액체 종류에 따라 표면장력이 어떻게 변화하는가? 변화한다면 이유는 무엇인가?
액체 종류에 따라 분자 간 인력이 다르기 때문에 표면장력이 달라진다. 분자 간 인력이 강한 액체일수록 강한 표면장력을 가진다. 수은의 경우 금속 결합을 하고 있으므로, 액체들 중 가장 높은 표면 장력을 가진다. 물의 경우에도 분자 간의 수소 결합으로 인해 높은 표면 장력을 가진다. 용질을 용매에 녹였을 경우에는 용질을 중심으로 용매화가 일어나면서 서로 같은 극의 용매끼리 만나게 되어 용매의 표면 장력이 감소하게 된다.

참고 자료

사이언스올. 표면장력(surface tension). https://www.scienceall.com/%ed%91%9c%eb%a9%b4%ec%9e%a5%eb%a0%a5surface-tension/
일반물리학실험 매뉴얼. 서강대학교 물리학과
대한화학회, 표준 일반화학실험, 제 7 개정판, 천문각, 2020, 326p