| 제목 | 답변완료 표면장력 질문 | ||
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| 질문유형 | 강좌내용 | 교수님 | 권준표 |
| 과목 | 유체역학 | 강좌명 | |
| 작성자 | 남*식 (2********2) | 등록일 | 2019-12-19 21:19 |
| 첨부파일 | |||
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그림과 같이 반원기둥 모양의 용기에 물이 담겨 있고, 물과 공기에 대한 표면장력계수 Y가 주어져 있습니다.
질문 1) 이때 표면장력은 2LY가 아닌 (2L+4R)Y가 아닌가요?
질문 2) 표면장력은 왜 용기 내 액체와 용기가 접경한 부분에서만 작용하나요? 예를 들어 그림과 같이 물이 공기와 접촉하는 면(2R <-> L의 단면인 직사각형)에서도 표면장력이 작용하는 것 아닌가요?
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질문 1)
여기서 표면장력은 curved interface의 경우에 계산된 것입니다. 오목하게 들어간 부분에서 액체가 더 많이 차있으므로 양쪽 edge와의 pressure difference가 발생하기 때문에 압력차에 의한 힘이 첨부된 식과 같이 유도되는 것은 이해하셨을 겁니다. 2R부분이 왜 표면장력에 포함되지 않느냐는 질문을 하셨는데 표면장력의 메카니즘을 생각해보면 쉽게 이해가 되실 겁니다.
표면장력의 원리에 대해 간단하게 설명하자면, 액체의 분자입장에서 봤을 때 깊은 곳에 있으면 있을 수록 분자가 압력에 의해 밀집되어 있는 상태이기 때문에 (close packing) 서로 밀어내려는 힘이 작용하게 됩니다. 반면 깊은 곳이 아닌, 수면(surface)에서는 분자들이 깊은 곳에 비해 상대적으로 덜 밀집되어 있기 때문에 (less packing) 수면 부근에서는 밀어내려는 힘보다는 당기려는 힘이 작용합니다. 이를 표면장력(Surface Tension)이라고 얘기하는데 그림에서 R에 해당하는 부분은 curved interface에 해당하는 부분이 아니기 때문에 제외된 것으로 보입니다.
질문 2)
액체와 용기가 접경한 부분이라기 보다는 수면이라고 생각하면 되는데 앞에 답변을 통해 충분히 이해하셨을 거라고 생각합니다.
- 2019-12-20
- 2024-12-12 수정
