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과학

표면장력

표면장력과학
영문명
Surface tension
힘으로 표현한 단위
N/m
에너지로 표현한 단위
J/m²
관련 현상
물방울, 젖음, 모세관 현상
표면장력은 액체의 표면이나 계면을 늘리는 데 필요한 에너지와 관련된 성질이다. 표면을 따라 길이당 작용하는 힘으로도 표현하며, 작은 물방울의 모양과 젖음 현상을 이해하는 데 중요하다.

표면을 늘리는 데 필요한 일

액체 내부와 표면의 분자는 주변 환경이 다르다. 표면의 넓이를 새로 만드는 과정에는 에너지 변화가 수반되며, 표면장력은 이 관계를 표현한다.

일정한 부피에서 다른 영향이 작다면 표면적이 작은 모양이 유리해진다. 작은 액체 방울이 구에 가까운 모양을 취하는 데 이 성질이 관여한다.

모든 물방울이 완벽한 구는 아니다

실제 방울의 모양에는 중력과 주변 물체와의 접촉, 움직임도 영향을 준다. 표면장력만으로 모든 크기와 조건의 물방울 모양을 설명할 수는 없다.

작은 규모에서 두드러지는 표면 효과와 큰 규모에서 중요한 부피에 관한 효과를 함께 생각해야 한다.

젖음과 모세관 현상

액체가 고체 표면에서 퍼지는 정도는 액체 표면뿐 아니라 고체와 액체, 고체와 주변 기체 사이의 계면 성질과 관련된다.

가느다란 관에서 액체가 올라가거나 내려가는 현상도 이러한 계면 성질과 중력 등이 함께 작용한 결과다. 표면장력이 있다는 이유만으로 모든 액체가 모든 관에서 올라가는 것은 아니다.

온도와 성분의 영향

표면장력은 액체의 종류와 온도, 섞인 물질에 따라 달라질 수 있다. 계면활성제는 계면에 모여 표면장력과 젖음의 성질을 바꿀 수 있다.

따라서 깨끗한 물에서 관측한 결과를 다른 용액이나 오염된 표면에 그대로 적용할 때는 조건을 확인해야 한다.

관련 문서

물 / 에너지 / 압력 / 중력 / 용액