[일반 물리학 실험] 액체의 표면장력 측정 : Joully의 용수철 저울을 이용하여 액체의 표면장력을 측정한다.

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목차

#실험01
액체의 표면장력 측정
1.목적
1-1.이론 및 정의
2. DATA 및 결과
(1-1)용수철 상수 측정
(1-2)고리의 반경 측정
(2)액체의 표면장력 측정
2.아세톤
3.메탄올
3.결론 및 토의
3-1.토의

본문내용

1
0.049m
0.06m
0.0011m
0.01109N
0.04732Nm/m
2
0.048m
0.0605m
0.0125m
0.012605N
0.05198Nm/m
3
0.0485m
0.0598m
0.0113m
0.01139492N
0.049036Nm/m
4
0.0508m
0.06m
0.0092m
0.08268N
0.03527Nm/m
5
0.0507m
0.06m
0.0093m
0.09378N
0.04000381Nm/m
평균
0.04519Nm/m
2.아세톤
횟수
액면위치 x1
파열위치 x2
위치차이
x=x1-x2
용수철 상향력
F= kx
표면장력
1
0.0508m
0.0545m
0.0040336m
0.00406748N
0.017466Nm/m
2
0.0506m
0.0539m
0.0030252m
0.0030506N
0.0130993Nm/m
3
0.0509m
0.0536m
0.0030252m
0.0030506N
0.0130993Nm/m
4
0.051m
0.0540m
0.0030252m
0.0030506N
0.0130993Nm/m
5
0.0514m
0.0530m
0.0020168m
0.0020337N
0.0087327Nm/m
평균
0.0130993Nm/m
3.메탄올
횟수
액면위치 x1
파열위치 x2
위치차이
x=x1-x2
용수철 상향력
F= kx
표면장력
1
0.0509m
0.0539m
0.0021m
0.00302N
0.012904Nm/m
2
0.0504m
0.0547m
0.0043m
0.005042N
0.021507Nm/m
3
0.0507m
0.0545m
0.0038m
0.0040336N
0.0172059Nm/m
4
0.0507m
0.0541m
0.0034m
0.0030252N
0.0129902Nm/m
5
0.0510m
0.0540m
0.003m
0.0030252N
0.0129902Nm/m
평균
0.01543Nm/m
계산 과정은 메탄올의 첫 번째를 예시로 들면 액면위치와 파열위치의 위치 차 0.0021m*1.0084(N/m)=용수철 상항력 을 구한다.
이 값을 4*3.14*0.018541666m로 나누어
표면 장력 0.012904N/m를 구한다.
3.결론 및 토의
<파열직전의 물의 표면>
<파열직전의 아세톤의 표면>
<파열직전의 메탄올의 표면>
3-1.토의
물의 용수철 상항력과 표면장력은 아세톤과 메탄올과는 비교가 안될 정도로 크게 나왔다.
그림에서 보는 것처럼 물이 거의 원모양을 유지할 수 있는 이유도 물의 표면장력이 매우 크기 때문이다.
위의 이론 값에 보는 것처럼 물은 다른 액체 몇몇을 제외하고 가장 큰 표면장력을 나타내는 것을 알 수 있다.
그림은 물보다 표면 장력이 큰 수은이다. 수은은 표면장력이 매우 큰 물질로, 15℃에서 물의 표면장력이 0.0735 N/m(뉴턴 퍼 미터)인데 비해 수은의 표면장력은 무려 0.487N/m에 이른다.
에탄올과 메탄올의 결과 값은 이론 값으로 봤을 때 표면장력이 매우 흡사하여 실험값이 제대로 나오지 않으면 하는 걱정이 있었다.....
아니나 다를까...이론 값과는 다르게 메탄올이 에탄올 보다 표면장력이 크게 나왔다.
오차의 원인으로는 에탄올과 메탄올의 표면장력은 이론 값으로 보았을 때 아주 미세한 차이가 나는데 이를 특정 도구 없이 자를 이용하여 사람의 손으로 측정을 하다 보니 오차가 발생하였다.
게다가 물과 에탄올 메탄올의 표면장력도 이론 값보다 현저히 낮게 나왔다 아무래도 액체의 파열위치를 손을 이용하여 조금씩 올려서 측정하다보니 파열위치가 낮게 잡혔고 이 때문에 표면장력 또한 많이 낮게 나온 것으로 추정된다.
좀 더 정확한 표면장력 측정을 위해서는 더 정밀한 기계(그림은 표면장력측정기이다)를 사용할 필요가 있겠다.

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