[물리화학실험 A+] 표면장력

소개

"[물리화학실험 A+] 표면장력"에 대한 내용입니다. 계산 과정을 참고하시면 도움이 될 것입니다.

목차

1. Title
2. Date
3. Purpose
4. Principle
5. Reagents & Apparatus
6-1. Procedure(예비)
6-2. Procedure(결과)
7. Data sheet
8. Description
9. Result
10. Discussion
11. Reference

본문내용

1. Title
표면장력

2. Date
실험일: 2024. 3. 18 (월)

3. Purpose
모세관법과 장력계법에 의하여 액체의 표면장력을 결정하는데 있다.

4. Principle
1) 표면장력
표면을 내부로 잡아당겨 표면적의 증가를 억제하는 힘이다. 용기 속의 액체에서 액체 내부에 있는 분자는 다른 분자들에 의해 모든 방향에서 동일한 인력을 받아 안정적인 반면 액체 표면에 있는 분자는 표면 아래에 있는 분자들에 의해 인력을 받아 내부의 분자들보다 덜 안정적이다.
따라서 물이 구형인 이유는 액체는 표면에 있는 분자 수를 적게 해 표면적을 최소화하기 위해서이며, 구형일 때가 표면적이 가장 적기 때문이다. 표면장력은 분자 간의 인력이 큰 액체일수록 크고 액체의 온도가 증가하고 분자 간의 열운동이 증가할 때 감소한다.
모세관법은 액체의 분자와 유리 벽 사이의 힘이 물 분자간의 인력에 비해 강한 점을 이용했다. 모세관을 용액의 표면에 넣으면 액체가 모세관 속으로 올라온다. 이 높이를 측정해 표면장력을 구하며 식은 다음과 같다.
γ=1/2 hdgr cos^(-1)⁡θ
이때 γ은 표면장력, h는 액체가 상승한 높이, d는 액체의 밀도, g는 중력 가속도, r은 모세관 반지름, θ는 액체의 막과 모세관 벽 사이의 접촉각이다. 접촉각은 거의 0도이므로 cos⁡θ는 거의 1이 되어 식은 γ=1/2 hdgr으로 정리된다. 이 식에 대입하면 모세관법을 이용한 표면장력을 구할 수 있다.
장력계법은 장력계의 백금선을 액체의 표면으로부터 끌어내는데 필요한 힘을 측정하는 것이다. 다이얼을 조절해 충분한 힘이 가해지면 백금선이 액체로부터 나오게 되는데 이 때의 눈금을 읽어 표면장력을 구할 수 있다. 다이얼의 눈금은 표면장력 단위로 보정해야 하는데 식은 다음과 같다.
y=(일정온도에서 D.W의 표면장력 문헌값)/(일정온도에서 D.W의 표면장력 측정값)
y값을 구해 표면장력 측정값과 곱하면 장력계법을 이용한 표면장력을 구할 수 있다.

참고자료

· https://www.doopedia.co.kr/doopedia/master/master.do?_method=view&MAS_IDX=101013000750232, 계면장력
· https://terms.naver.com/entry.naver?docId=2318644&cid=60227&categoryId=60227, ,표면활성
· 정동훈, 금속의 표면에너지 측정을 위한 탐구활동 개발, 한국교원대학교 교육대학원, 2024년, p.1
· 최종국, 접촉각 측정을 통한 표면 장력 및 분자간 상호 작용의 이해, 한국교원대학교 교육대학원, 2008년, p.5-6
· https://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B3%84%EB%A9%B4%ED%99%9C%EC%84%B1%EC%A0%9C, 계면활성제