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표면장력

다른 표기 언어 surface tension , 表面張力

요약 표면장력은 주로 주어진 액체 내부의 입자 사이에 작용하는 인력과 그 액체가 접한 기체·고체·액체에도 의존한다. 비누방울과 액체의 작은 방울이 거의 구형이 되는 것도 이 현상 때문이다. 물방울 안에 있는 물 분자들은 주변의 분자들에 의해 모든 방향으로 균등하게 잡아당겨지고 있다고 생각되나 만약 표면 분자들을 표면으로부터 약간만 밖으로 이동시킬 수 있다면, 그것들은 주변의 분자들에 의해 다시 잡아당겨질 것이다.
표면장력 현상을 일으키는 에너지는 단위면적당 표층분자들을 제거하는 데 필요한 일이나 에너지와 거의 같다. 표면장력은 또한 표면에서 작용하며 표면적을 최소화하려는 힘의 결과로 볼 수도 있다. 이러한 입장에서 표면장력은 대개 단위길이의 선분에 수직인 표면에 작용하는 힘의 총합으로 표현되기도 한다.

비누방울과 액체의 작은 방울이 거의 구형이 되는 것도 이 현상 때문이다. 이 성질 때문에 어떤 곤충은 물의 표면에 서 있을 수 있다. 면도날 역시 물의 표면장력으로 받쳐질 수 있다. 면도날은 떠 있는(floating) 것은 아니며, 표면 밑으로 밀어 넣으면 물 속으로 가라앉게 된다.

표면장력

표면장력을 측정하는 실험, 이동막대를 잡아당겨 철사틀에 걸쳐진 액체의 막을 확장시킨다

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표면장력은 주로 주어진 액체 내부의 입자 사이에 작용하는 인력과 그 액체가 접한 기체·고체·액체에도 의존한다. 예를 들어 물방울 내의 분자들은 서로 약하게 잡아당기고 있다. 물방울 안에 있는 물 분자들은 주변의 분자들에 의해 모든 방향으로 균등하게 잡아당겨지고 있다고 생각되나 만약 표면 분자들을 표면으로부터 약간만 밖으로 이동시킬 수 있다면, 그것들은 주변의 분자들에 의해 다시 잡아당겨질 것이다.

표면장력 현상을 일으키는 에너지는 단위면적당 표층분자들을 제거하는 데 필요한 일이나 에너지와 거의 같다. 따라서 표면장력은 단위면적당 에너지(J/㎡)로 나타낼 수 있다. 물의 표면장력은 20℃에서 0.07275J/㎡ 정도이다. 수은은 물보다 표면장력이 크며, 벤젠·알코올 같은 유기 용매들은 물보다 표면장력이 작다. 온도가 증가하면 분자들 사이의 알짜 인력이 감소하므로 표면장력도 감소한다.

표면장력은 또한 표면에서 작용하며 표면적을 최소화하려는 힘의 결과로 볼 수도 있다. 이러한 입장에서 표면장력은 대개 단위길이의 선분에 수직인 표면에 작용하는 힘의 총합으로 표현되기도 한다. 이경우 단위는 N/m가 되며, 이것은 J/㎡와 같다.

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