밀도차에 의한 힘 작용
물 표면장력 효과 때문
Q: 소금쟁이는 어떻게 물위를 자유자재로 돌아다닐 수 있는지.
A: 소금쟁이는 분명 물보다 밀도가 큰데 물위에 떠서 이동할 수 있다. 이는 물의 표면에서 소금쟁이를 끌어당기는 즉, 밀도차에 의한 가라앉음을 이길 수 있는 힘이 작용하고 있다는 뜻이다.
만약 소금쟁이를 손으로 밀어 물의 표면에서 떨어지게 하면 소금쟁이는 분명 가라앉게 된다. 또 소금쟁이가 알코올에서는 가라앉는데 이 때 알코올 표면에서 작용하는 표면장력이 물보다 작기 때문이다.
바늘을 물 위에 띄우는 것도 표면장력을 이용한 것이다. 원래는 바늘이 밀도가 크기 때문에 물 속으로 가라앉아야 하지만 바늘을 물 위에 띄울 수 있다.
이 실험을 할 때에는 핀셋을 이용해 바늘을 수평으로, 가능하다면 물의 표면에 가깝게 유지한 뒤 살짝 떨어 뜨려야 한다. 바늘에 양초를 문지르고 하면 더 잘된다.
바늘을 물에 수직으로 떨어뜨릴 때 물을 꿰뚫게 되는데 바늘 끝과 같이 매우 작은 면적의 표면장력은 바늘을 뜨게 할 만큼 충분히 크기 않기 때문이다.
이와 달리 바늘을 수평으로 떨어뜨릴 때는 바늘이 물의 표면과 평행하게 되고, 물 표면의 면적이 많이 포함돼 바늘을 뜨도록 하기에 충분한 표면장력을 형성한다.
표면장력은 액체 표면의 수축성 때문에 생기고, 이런 수축성은 바로 분자의 인력에 기인한다.
분자의 관점에서 보면 물 속에 있는 분자는 이웃한 분자들의 인력 때문에 모든 방향으로 똑같이 끌리게 돼 결국 제자리에 머물게 된다. 하지만 표면의 분자에 작용하는 인력은 옆 또는 아래 방향만 있으므로 위 방향으로는 인력이 작용하지 않는다.
따라서 표면의 분자는 물 속으로 끌리게 되고 이로 말미암아 액체 표면은 가능한 한 작게 되려는 성질을 갖게 된다. 이에 액체 표면은 매우 얇은 막과 비슷하게 작용하고 가는 바늘이나 면도날이 물위에 뜨는 이유는 이러한 표면장력의 효과 때문이다.
결국 소금쟁이가 물 위를 자유롭게 돌아다닐 수 있는 것도 이같은 원리로 설명될 수 있다.
물 표면장력 효과 때문
Q: 소금쟁이는 어떻게 물위를 자유자재로 돌아다닐 수 있는지.
A: 소금쟁이는 분명 물보다 밀도가 큰데 물위에 떠서 이동할 수 있다. 이는 물의 표면에서 소금쟁이를 끌어당기는 즉, 밀도차에 의한 가라앉음을 이길 수 있는 힘이 작용하고 있다는 뜻이다.
만약 소금쟁이를 손으로 밀어 물의 표면에서 떨어지게 하면 소금쟁이는 분명 가라앉게 된다. 또 소금쟁이가 알코올에서는 가라앉는데 이 때 알코올 표면에서 작용하는 표면장력이 물보다 작기 때문이다.
바늘을 물 위에 띄우는 것도 표면장력을 이용한 것이다. 원래는 바늘이 밀도가 크기 때문에 물 속으로 가라앉아야 하지만 바늘을 물 위에 띄울 수 있다.
이 실험을 할 때에는 핀셋을 이용해 바늘을 수평으로, 가능하다면 물의 표면에 가깝게 유지한 뒤 살짝 떨어 뜨려야 한다. 바늘에 양초를 문지르고 하면 더 잘된다.
바늘을 물에 수직으로 떨어뜨릴 때 물을 꿰뚫게 되는데 바늘 끝과 같이 매우 작은 면적의 표면장력은 바늘을 뜨게 할 만큼 충분히 크기 않기 때문이다.
이와 달리 바늘을 수평으로 떨어뜨릴 때는 바늘이 물의 표면과 평행하게 되고, 물 표면의 면적이 많이 포함돼 바늘을 뜨도록 하기에 충분한 표면장력을 형성한다.
표면장력은 액체 표면의 수축성 때문에 생기고, 이런 수축성은 바로 분자의 인력에 기인한다.
분자의 관점에서 보면 물 속에 있는 분자는 이웃한 분자들의 인력 때문에 모든 방향으로 똑같이 끌리게 돼 결국 제자리에 머물게 된다. 하지만 표면의 분자에 작용하는 인력은 옆 또는 아래 방향만 있으므로 위 방향으로는 인력이 작용하지 않는다.
따라서 표면의 분자는 물 속으로 끌리게 되고 이로 말미암아 액체 표면은 가능한 한 작게 되려는 성질을 갖게 된다. 이에 액체 표면은 매우 얇은 막과 비슷하게 작용하고 가는 바늘이나 면도날이 물위에 뜨는 이유는 이러한 표면장력의 효과 때문이다.
결국 소금쟁이가 물 위를 자유롭게 돌아다닐 수 있는 것도 이같은 원리로 설명될 수 있다.
