수축력 (Contractile Force), 표면장력 (Surface Tension)

수축력 (Contractile Force) = 표면장력 (Surface Tension)

 

'수소결합(HydrogenBond) https://infos.tistory.com/7141' 물(H₂O)은 전기 음성도가 높은 산소(O)와, 전기 음성도가 낮은 수소(H)가 공유결합으로 이어져 있다. 공유 전자쌍은 전기 음성도가 높은 O쪽으로 치우처져 있다. 이로 인해 O에 부분음전하, H에 부분 양전하가 나타난다. 양전하와 음전하는 결합하므로, 부분음전하인 O가 2개 있다면, 사이에 부분양전하인 H를 두면 두O는 서로 끌어당긴다.

'표면장력 물과 에탄올(C_2H_5OH)'

 

수축력은 표면장력이 액체의 표면을 최소화하려는 힘을 의미하며, 이 표면장력이 좁은 관에서 수면을 밀거나 당기는 힘이 모세관력으로 나타난다.

 

표면장력 (Surface Tension)

'표면장력(Surface Tension)'은 액체의 표면이 스스로 수축하여 되도록 작은 면적을 취하려는 힘의 성질을 말한다. 이는 액체 분자들 사이의 응집력(cohesive force) 때문에 발생한다.

물은 표면장력이 크기때문에 수소결합에 의해서 사방으로 힘을 받는다.

표면장력의 원리
액체 내부의 분자: 주위의 다른 모든 분자들과 사방으로 같은 힘으로 서로 잡아당기므로 알짜 힘(net force)이 0이다.
액체 표면의 분자: 표면 아래와 옆으로는 분자들과 잡아당기지만, 표면 위로는 액체 분자가 없어 내부로 끌어당겨지는 힘이 우세하게 작용한다.
이로 인해 표면의 분자들은 끊임없이 액체 내부로 들어가려 하고, 결과적으로 액체의 표면적을 최소화하려는 힘이 생기는데, 이것이 바로 표면장력이다. 표면적을 최소화할 수 있는 가장 안정한 형태가 구(球)이기 때문에 물방울이나 이슬 방울이 둥근 모양을 가지게 된다.

표면장력으로 인한 현상
소금쟁이가 물 위에 떠다님: 작은 곤충들이 물의 표면을 깨지 않고 걸을 수 있다.
물방울이 구형을 유지: 풀잎에 맺힌 이슬이나 수도꼭지에서 떨어지는 물방울의 모양이다.
클립이나 바늘이 물 위에 뜸: 밀도가 큰 금속 물질도 표면장력 덕분에 물 위에 떠 있을 수 있다.
컵에 물을 가득 채워도 넘치지 않고 볼록한 표면 형성: 표면장력이 물을 붙잡아 두기 때문이다.

표면장력에 영향을 미치는 요인
온도: 온도가 높아지면 분자 운동이 활발해져 분자 간의 인력이 약해지므로 표면장력은 감소한다.
불순물 (계면활성제): 비누나 세제 같은 계면활성제는 물의 표면장력을 크게 감소시킨다. 이 때문에 세탁 시 물이 섬유 속으로 더 잘 스며들게 된다.

 

 

수축력 (Contractile Force) = 표면장력 (Surface Tension)

'수축력'이라는 용어는 보통 표면장력이 작용하는 결과를 설명할 때 사용된다.

정의: 액체 분자들이 서로 잡아당기는 힘 (응집력, Cohesion) 때문에 액체 표면이 내부로 끌어당겨져 표면적을 최소화하려는 힘입니다.

작용 원리: 액체 내부의 분자는 모든 방향에서 다른 분자들에게 둘러싸여 힘의 균형을 이루지만, 표면에 있는 분자는 위쪽으로 잡아당기는 분자가 없어 순수한 힘이 내부로 향하게 됩니다. 이로 인해 액체 표면은 마치 팽팽하게 당겨진 신축성 있는 막처럼 행동하며, 표면적을 최소화하려는 수축력이 발생합니다.

예시: 물방울이 구형을 이루는 현상, 소금쟁이가 물 위에 떠 있는 현상 등.

 

모세관력 (Capillary Force)

모세관력 (Capillary Force)