분야
hwpJolly의 용수철저울을 이용하여 액체의 표면장력을 측정한다.
2. 실험기구
Jolly의 용수철저울, 분동접시, 분동 : 1g*2ea, 2g*2ea, 비커, 액체시료(물), 버니어캘리퍼,
두께가 얇은 ring
3. 실험원리
내경 및 외경이 각각 2r1, 2r2 인 원통형 테 (ring)를 그림 1과 같이 액체 표면에 접촉시키고, 액체표면을 원통형 테에 차차 가까이 하여 그것이 액체에 완전히 잠기면 서서히 액체 표면에 아래로 내려오게 하여 원통형 테와 액체 표면이 막 떨어지려는 순간에 멈춘다. 그때의 액체의 높이 h와 용수철의 탄성력 mg를 측정하여 표면장력 T를 측정한다.
그림1에서 원통형 테를 아래쪽으로 끄는 총 장력과 액주의 무게의 합은 용수철의 탄성력 mg와 같다. 즉,
F3 + F2 = F1
이 되며 힘의 평형 상태이다.
(F1 : 용수철의 탄성력 F2 : 물기둥의 무게 F3 : 액체의 표면장력)
2π(r1+r2)T+π(r12-r22)hρg=mg (1)
여기서 ρ는 현재 온도에서의 액체의 밀도이다. 식(1)로부터 표면장력은
(2)
가 되고, 원통형 테가 아주 얇아 r1~r2 일 때 위 식(2) 의 제 2항은 무시되어
(3)