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표면장력의 비밀 목록

조회 : 22429 | 2009-03-20

[실험 개요]
에나멜선으로 만든 소금쟁이를 물에 띄워 봄으로써,
(탐구) 에나멜선으로 만든 소금쟁이를 물에 띄우기 위해 적합한 소금쟁이의 형태를 찾아낼 수 있다.
(지식) 표면장력에 대해 이해하고, 알코올이나 치약에 의해 소금쟁이나 배가 움직이는 이유를 설명할 수 있다.
(태도) 주변에서 볼 수 있는 물의 표면 장력과 관련된 현상에 관심을 갖는다.




[실험 재료]
에나멜선, 가위, 수조, 물, 알코올, 우드락, 칼, 우드락 풀, 치약



[실험 과정]
▶치약으로 움직이는 배
1-1. 우드락을 배 모양으로 잘라 만들고 배의 뒤쪽에 1cm 정도의 빨대를 끼운다.
1-2. 우드락 배가 완성되면 빨대에 치약을 바른다.
1-3. 배를 물 위에 띄우면 배가 앞으로 움직이는 것을 볼 수 있다.

▶소금쟁이 만들기
2-1. 이쑤시개에 에나멜선을 감아 소금쟁이를 만든다.
(다리를 만들 때는 물과의 접촉면이 최대가 되도록 하고, 물에 뜰 수 있는 한 최대한 무겁게 만든다)
2-2. 소금쟁이를 조심스럽게 물에 띄운다.
2-3. 소금쟁이의 뒤쪽에 물을 떨어뜨려 움직임을 관찰한다.
2-4. 소금쟁이의 뒤쪽에 알코올을 떨어뜨려 움직임을 관찰한다.
(물을 떨어뜨리면 움직임이 없지만 알코올을 떨어뜨리면 표면장력에 의해 소금쟁이가 움직이는 것을 볼 수 있다) 
















[실험 원리]
표면장력이란?

1) 물방울이 동그란 이유
풀잎에 맺힌 이슬이나 스포이트에서 떨어지는 물방울을 보면 둥근 모양을 하고 있다. 이것은 액체가 가능하면 표면적을 작게 하려는 성질인 표면장력 때문이다. 분자 사이에는 서로 끌어당기는 힘인 인력이 작용하는데, 액체의 안쪽 분자들은 다른 분자들이 주위를 둘러싸고 있기 때문에 모든 방향으로 인력을 받지만, 액체 표면에서는 안쪽으로 끌어당기는 인력만을 받게 된다. 그래서 액체는 표면에 있는 분자의 수를 최대한 적게 하여 표면적을 줄이려고 하고, 그 결과 표면장력이 생기게 된다. 물방울이 둥근 모양인 것은 둥근 모양일 때 표면적이 가장 작기 때문이다. 게다가 물은 다른 액체에 비해 분자들이 끌어당기는 힘이 크기 때문에 표면장력이 큰 편이다.  

 






2) 물위를 걷는 소금쟁이
소금쟁이는 물의 표면장력을 잘 이용하여 물 위를 걸어 다닐 수 있다. 소금쟁이가 물 위를 걷는 모습을 보면 마치 팽팽한 막을 걷는 것처럼 보인다. 실제로 물은 인력 때문에 표면이 탄력 있는 막처럼 움직이는데, 소금쟁이의 다리는 물과 닿는 표면적을 최대한 넓게 하여 물에 떠 있을 수 있는 것이다. 즉 물의 표면장력을 최대한 이용하고 있다고 할 수 있다.

소금쟁이가 물에 떠 있을 수 있는 비밀은 소금쟁이의 다리에 있다. 소금쟁이의 다리는 기름에 젖은 털로 덮여 있다. 물은 물 분자는 잡아당기고 기름 분자는 밀어 내는 성질이 있다. 그래서 소금쟁이의 다리는 물속에 잠기지 않게 되는 것이다.





태릉고등학교 과학반
발표학생 : 공진영, 이준열, 홍성민, 이충암
지도교사 : 지재화



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