학문

액체의 표면장력과 모세관 현상이 나타나는 분자 간 인력 원리가 궁금해요

물방울이 둥글게 뭉치거나 가는 유리관을 따라 물이 스스로 올라오는 모세관 현상이 물 분자들 사이의 응집력과 유리 표면과의 부착력 차이 때문에 생기는 과정이 궁금합니다.

1개의 답변이 있어요!

  • 안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

    액체 속 분자는 사방의 이웃 분자에게 고르게 당겨져 힘이 상쇄돼요. 그런데 표면에 있는 분자는 위쪽에 당겨 줄 분자가 없어 안쪽과 옆으로만 끌려요. 그래서 액체는 에너지가 높은 표면을 줄이려 하고, 부피가 같을 때 겉넓이가 가장 작은 구 모양으로 뭉쳐요. 물은 수소 결합으로 서로 강하게 당겨 표면장력이 72 mN/m로 큰 편이에요.

    모세관 현상은 물끼리 당기는 응집력과 물이 벽에 붙으려는 부착력의 차이에서 생겨요. 유리 표면에는 Si–OH 기가 있어 물과 수소 결합을 하니 부착력이 응집력보다 커요. 물이 관 벽을 타고 올라가 수면이 오목해지고, 표면장력이 그 가장자리를 위로 당기면서 물기둥을 끌어올려요. 이 힘이 물기둥 무게와 같아지는 높이에서 멈추는데, 높이는 관의 반지름에 반비례해요. 반지름 1mm 관에서는 1.5cm 정도지만 0.1mm 관에서는 15cm까지 올라가요.

    수은은 응집력이 유리와의 부착력보다 훨씬 커서 반대로 볼록한 면을 만들고 관 속 수면이 바깥보다 내려가요. 키친타월도 섬유 사이의 가는 틈이 모세관 역할을 해 물을 빨아들여요 :)

    채택 보상으로 552베리 받았어요.

    채택된 답변