표면장력에 대한 궁금증입니다. 알려주세요.

Question

컵에 물을 담다 보면 거의 꽉 찼을 때요

컵의 경계면보다 위로 살짝 볼록하게 올라오는 것을 볼 수 있습니다.

이 표면장력은 왜 생기는 걸까요?

액체라면 모두 생기나요?

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

컵에 물을 따를 때, 물 분자는 서로 인력으로 연결되어 있습니다. 이 인력은 모두 방향성이 있기 때문에, 물 분자가 컵 벽면에 닿았을 때, 벽면과 나란하게 정렬하려고 합니다. 이로 인해, 물 면이 벽면에 수직이 아닌 경사진 각도로 형성됩니다. 이러한 경사진 면을 표면장력이라고 합니다.

표면장력은 모든 액체에서 발생하지만, 각 액체마다 강도가 다릅니다. 물의 경우, 표면장력이 상대적으로 강하므로, 물이 컵 벽면에 닿았을 때 경사진 면이 더욱 뚜렷하게 형성됩니다.

또한, 컵 벽면 자체도 표면장력을 가지고 있습니다. 이러한 벽면의 표면장력과 물의 표면장력이 상호작용하여, 물 면이 볼록하게 올라가게 됩니다.

Answer 2

컵에 물을 담을 때 표면에 볼록한 현상이 나타나는 것은 표면장력으로 인한 것입니다. 이 현상은 모든 액체에서 발생할 수 있지만, 액체의 종류와 분자 간 상호작용에 따라 그 크기는 다를 수 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.표면장력은 액체의 표면에서 분자들이 서로에게 작용하는 힘으로 인해 발생합니다. 액체 분자들은 서로 간에 인력으로 인해 서로에게 끌리는 경향이 있습니다. 그러나 액체 분자들이 표면에 위치할 경우, 이들은 주변에 있는 분자들과만 상호작용하고 위쪽에는 분자가 없기 때문에 표면에 위치한 분자들은 주변 분자들에 의한 인력으로 인한 끌림을 느끼는 것이 상대적으로 작아집니다.

결과적으로, 표면에 위치한 액체 분자들은 내부로 향하는 끌림보다 주변 분자들에 의한 끌림이 약하기 때문에 표면에서 내부로 들어가려는 경향이 줄어들게 됩니다. 이로 인해 액체의 표면은 가능한 작은 면적을 가지려고 하며, 이러한 경향을 표면장력이라고 합니다.