비누방울 만들기
분야
hwp(1)비누방울이 생기는 원리
(2)비누방울 실험
(3)큰 방울을 만드는 최적의 조건
(4)사각형 모양의 비누방울
(5)참고자료
①비눗방울의 표면장력
-표면장력이란
액체의 자유표면에서 표면을 작게 하려고 작용하는 장력을 일컫는다.
액면 부근의 분자가 액체 속의 분자보다 위치에너지가 크기 때문에 액체는 표면적에 비례하는 표면 에너지를 가지고, 이로 인해 표면장력이 생긴다.
-표면장력의 생성원인
액체의 분자 간 인력의 균형이 액면 부근에서 깨지기 때문에 액면 부근의 분자의 위치에너지는 액체 속의 분자보다 더 크다. 이로 인해 액체는 표면적에 비례하는 표면 에너지를 가지게 되는데, 이 에너지를 최소로 만들려는 작용이 표면장력으로 나타난다. 따라서 표면장력은 단순히 액체의 자유표면뿐만 아니라 섞이지 않는 액체의 경계면, 고체와 기체, 고체와 고체의 접촉면 등 표면의 변화에 대한 에너지가 존재할 때 보편적으로 생기는 현상이다.
표면장력의 단위인 N/m을 차원으로 분석해 보면 이것은 단순히 힘이 아니라 힘을 길이로 나눈 값이다. 또한 N/m = N·m/m2 = J/m2 이므로 단위면적당 에너지로 표현할 수도 있다. 물질의 평형상태는 가장 낮은 에너지 상태에 해당하며, 따라서 표면장력은 단위면적당 표면에너지를 가장 낮게 하려는 작용에서 비롯된다고 할 수 있다.
-비눗방울의 표면장력에 미치는 변수들
비눗방울은 계면활성제의 성분이 첨가되어 유체입자들 사이의 응집력이 커지므로 그림 1과 같이 비눗방울을 형성한다. 비눗방울의 표면장력은 자유물체도로부터 결정할 수 있다.
비눗방울은 주변의 대기압력 Pa보다 큰 비눗방울 내부압력 Pi (Pi>Pa)의 차 와 표면장력에 의해 비눗방울의 크기 (지름, D)가 결정된다.
② http://www.wikipedia.org/
③ 과학동아 1993년 3월호(통권 제87호), 1993.3 : 12~172(151pages)
④ 한국 사이버 발명교육 센터
⑤http://kr.ks.yahoo.com/service/ques_reply/ques_view.html?dnum=LAB&qnum=171931&start=425
⑥http://nongae.gsnu.ac.kr/~sunhong/gaza/soapfilm.html
