04. 모세관 현상

 

모세관 현상을 설명하기 위해서는 응집력과 부착력에 대한 이해가 필요하다.

응집력은 액체 내에서 액체 분자 간 응집하려는, 모이려는 인력을 의미하고,

부착력은 액체와 다른 물질 사이에 작용하는 인력을 의미한다.

유리는 이산화규소(SiO2)의 비결정성 고체로서 규소 원자와 산소 원자의 전기음성도 차이로 인해

규소 원자는 부분적인 양전하, 산소 원자는 부분적인 음전하를 띤다.

이로 인해 극성 분자인 물 분자와 강한 인력이 작용하게 되고 유리에 대한 물의 부착력을 강하게 만든다.

 

 

1. 물 (부착력>응집력)

 

 

 

부착력의 작용과 표면적을 최소화하기 위한 표면장력의 작용이 반복되어 유리관 속 수면이 올라가다가

올라간 물 기둥에 작용하는 중력과 부착력이 같아지는 지점에서 멈춘다.

 

유리관이 얇을수록 더 높이 올라가는 이유는

부착력과 올라간 물 기둥에 작용하는 중력이 같아질 때까지 수면이 상승하는데,

올라간 물 기둥의 질량을 고려해보면,

질량=부피*밀도=단면적*높이*밀도 이므로

유리관이 얇을수록 단면적이 작아서 같은 질량을 나타내기 위해서는 높이가 증가해야 한다.

 

2. 수은 (부착력<응집력)

 

 

응집력의 작용과 표면적을 최소화하기 위한 표면장력의 작용이 반복되어 유리관 속 수은의 높이가 내려간다.