Surface Tension   표면 장력

1. 표면 장력 (Surface Tension)  

  ㅇ 액체 표면에 평행하게 작용하는 장력 
     - 액체의 표면이 최소한의 면적을 유지하려는 성질
        . 액체와 기체라는 2개 상의 계면에 작용하는 (끌어당기는) 힘


2. 표면 장력의 특징

  ㅇ (작용)  표면적을 최소화시키려는 작용 
     - 표면이 수축되려고 하는 힘
        . 표면(기체,액체 간 접촉 면적)이 커지는 것을 억제하는 방향으로 작용
     - 일정 체적에서 표면적이 최소인 구(球)가 되려고 함
        . 작은 액체가 구형 방울로 떠다니며, 가장 작은 표면적을 유지하려고 함
     - 例) 빗방울,이슬,비누거품 등
  ㅇ (원인)  표면에서 분자 사이에 인력이 작용
     - 액체 내부의 (내부 입자 간) 분자 간 힘 (응집력,Cohesion)에 의한 장력
  ㅇ (거동)  표면이 마치 탄력있는 약한 피부 처럼 거동 함
     - 물방울이 둥근 형태를 유지, 곤충이 물 위를 걸을 수 있는 현상 등     ☞ 모세관 현상 등 참조


3. 표면 장력의 단위 및 표현

  ㅇ 단위  :  [N/m] = [J/㎡]
     - (힘 관점) 단위 길이 당 힘 : [N/m]
     - (에너지 관점) 표면적을 단위 증가시키는데 필요한 일 : [N/m] = [N m/㎡] = [J/㎡, Joule/㎡]

  ㅇ 표현식
      

  ㅇ 힘의 방향  :  표면에 수직


4. 표면 장력의 원인, 의존성, 응용

  ㅇ (원인력)  액체 상에 존재하는 분자 간 인력에 기인함
     - 액체 내부 분자들은 모든 방향에서 균등하게 인력 작용하고,
     - 액체 표면 분자들은 내부 및 옆 분자들에게 만 인력 작용하므로, 
     - 결국 안쪽으로 만 알짜 인력 작용

  ㅇ (의존성)  표면 장력은, 물질,온도에 따라 달라짐
     - 통상, 액체의 표면 장력은 온도가 올라가면 감소함

  ㅇ (응용성)  표면 장력을 약화시키는 물질  :  계면활성제
     - 물 분자들은 수소결합을 하므로 표면장력이 크지만,
     - 비누 등 계면활성제는, 표면에 몰려있으면서, 수소결합을 파괴하므로,
     - 물의 표면장력을 약화시킴