주사기나 피펫같은 기구가 기울면 한방울의 부피는 증가하나요 감소하나요

Question

한방울을 수직으로 떨어뜨렸을때랑 기울여 떨어뜨릴때랑 부피가 어떻게 다르나요?

물방울일때, 표면장력은 표면적이 제일 작은 구를 만들기위해 작용되는 힘이라고 알고있어요

그러면 실험기구가 기울면 거기에 달린 물방울이 수직일때에 비해 완벽한 구를 만들지 못하게 되어서 떨어지는 물방울의 더 부피가 작다고 생각했어요

그런데 부피가 더 작은게 정답인지도 모르겠고 과학적 원리도 찾아도 생각해봐도 모르겠어요. 도와주세요 ㅠㅠ

Answer 1

안녕하세요. 조일현 전문가입니다.

더 작아집니다.

물방울은 표면 장력에 의해서 최소 표면적을 유지하려는 특성을 가지고 있습니다.

수직 상태 에서는 주사기 축 방향으로 작용함으로 물방울이 축을 따라 균일하게 형성됨에 따라

상대적으로 큰 부피를 유지 합니다. 반면 기울어진 상태에서는 중력이 주사기 벽면에 위치함으로 분해됩니다.

이는 물방울이 비대칭적으로 늘어나거나 변형되어 표면 장력으로 이를 최소 표면적으로 회복하려고 시도하는 과정에서

액체의 일부가 주사기 내부로 흡수되거나 조기에 분리되어 부피가 감소하게 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 김민규 전문가입니다.

주사기가 기울어진 경우에는 아무래도 물방울이 한쪽으로 쏠림에 따라 비대칭적인 모양을 만들게 되어 이로 인하여 표면장력의 균형이 깨지게 됩니다. 이에 따라서 덜 커진 상태로 떨어지기 때문에 더 작은 물방울이 되는 것 이죠.

Answer 3

안녕하세요. 서종현 전문가입니다.

주사기나 피펫 같은 기구가 기울어질때, 물방울의 부피는 일반적으로 감소합니다. 수직으로 떨어뜨릴때 물방울은 중력의 영향을 받아 구형을 유지하며 표면 장력이 작용하여 가장 작은 표면력을 형성합니다. 그러나 기구가 기울어지면 물방울은 더이상 완벽한 구형을 유지하기 어려워집니다. 이 경우 물방울은 비대칭적으로 변형되어 더 넓은 면적을 갖게 되며 중력과 표면 장력 간의 균형이 깨질수있습니다. 이는 물방울이 기구에서 떨어질때 더 빨리 떨어지게 하여 완전한 구형으로 유지되지 않고 결과적으로 부피가 줄어들게 됩니다.

따라서 기울어진 상태에서 떨어지는 물방울은 수직으로 떨어질때보다 부피가더 작아질 가능성이 높습니다. 이는 표면 장력과 중력의 상호작용에 따른 결과로 이해할수있습니다.