이번 실험에서는 뒤집어도 쏟아지지 않는 컵 실험에서 표면장력이 얼마나 영향을 끼치는지 확인해 보고자 한다.
어떻게 알아 볼까 고민을 하다가, 전자저울을 이용해서 간단하게 확인해 볼 수 있는 방법을 생각하게 되었다.
그래서 실제 확인하는 실험을 진행해 보았다.
(이 실험에는 정밀성에서 한계가 있다. 좀 더 정확한 실험을 위해서는 변인통제를 좀 더 명확하게 해야 한다. 또는 시중에 판매되는 전문적인 계측기를 사용하면 된다.)
이 실험에서는 정밀한 실험값 측정 보다는 단순하게 물이 쏟아지지 않는 이유가 표면장력 보다 대부분 기압차이에 의해 생긴다는 것을 확인하는데 목적이 있다.
컵 입구에서 생기는 표면장력만 특별한 실험도구 없이 어떻게 확인할 수 있을까?
전자저울 표면에 물을 뿌리고 컵을 뒤집어 올려 놓은 다음 천천히 떼어 보면 표면장력에 의한 부착력 때문에 전자저울 표면이 위로 끌어 당겨지면서 저울의 눈금이 –를 기록하게 된다. 이때 –값이 커질수록 표면장력(부착력)이 크다는 것을 알 수 있다.
실험은 간단하다.
첫 번째는 물기가 없는 상태에서 컵을 뒤집어 놓고 들어 본다. 저울 측정값이 0 으로 떨어진다. 너무나 당연한 결과다
두 번째는 물기가 있는 상태에서 컵을 뒤집어 놓고 컵과 저울의 접촉면에 물이 잘 묻게 만든 다음 들어 본다. 컵안과 밖의 기압차이 때문에 저울 눈금이 많이 줄어 든다.(떼어 낸다는 느낌이 든다)
세번째는 컵에 구멍을 뚫어서 기압차이가 생기지 않게 하고 들어 본다. 아주 작은 차이가 생긴다.
표면장력이 전혀 영향을 미치지 않는다고 말할 수는 없다. 작지만 분명히 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 하지만 이전 실험에서 했던 기압차이와 비교해 보면 정말 아주 작은 값이다.
생각난 김에 조금 더 큰 용기로도 실험해 보았다. 접촉면적이 넓을수록 표면장력도 더 커지는 것을 확인할 수 있었다.
이 실험에서 실험할 때 마다 표면장력이 차이가 나는 것은 컵을 들어올릴 때, 동시에 접촉면적에 동일하게 표면장력이 작용하지 않기 때문일 것이다. 정확하게 수직으로 들어올리고, 물이 모든면에 골고루 발라져 있다면 좀 더 정밀한 실험이 가능할 것이다.
뒤집어도 쏟아지지 않는 컵 실험을 하다가 번외로 표면장력 실험까지 하게 되었다.
컵을 뒤집어도 쏟아지지 않는 물(대기압) - 첫번째 실험
https://sciencelove.com/2542
컵을 뒤집어도 쏟아지지 않는 물(대기압) - 두번째 실험
https://sciencelove.com/2543
컵을 뒤집어도 쏟아지지 않는 물(물의 양에 따른 컵속내부기압 변화)-네번째 실험
https://sciencelove.com/2545
컵을 뒤집어도 쏟아지지 않는 물 (응용편) - 마지막 실험
https://sciencelove.com/2549
