毛細管을 이용한 물먹는 새
목 적 : 모세관 현상을 이용하여 물먹는 새를 만들어 본다.
그림 1 모세관 모양
준비물 : 유리관φ5mm, 탁구공1개, φ0.5mm 에나멜선 20cm, φ1mm 철사 50cm, 양면테이프(고무호스), 컵, 라디오 벤치.
만드는 방법 그림2 지지대
① 먼저 모세관을 만든다. 유리관을 돌리면서 A부분을 토치로 가열하여 녹인후 죽 잡아당겨 늘리면 모세관이 만들어지는데 오른쪽 끝만 잡고 왼쪽 끝이 아래로 향하게 연직방향으로 세워 식힌다. 모세관 길이가 10cm정도 되게 잘라버리고 모세관의 중간지점인 B점을 가열하여직각으로 구부린다.
그림 3 설치된 모습
설치 방법① [그림3]과 같이 컵에 물을 가득 채우고 설치를 해 보자. 모세관을 통해 물이 빨려 올라가서 탁구공 쪽으로 흘러가서 어느 정도의 무게가 되면 오른쪽으로 기울어지면서 물이 수조에 쏟아지면 모세관이 물컵에 다시 들어가는 동작을 반복하게 된다.
② 셀로판지로 날개를 달던지 적당히 장식을 해보자.
③ 이때 중요한 것은 밸런스를 잘 잡는 것인데 탁구공을 적당한 곳에 위치 시킨 후 순간 접착제로 고정한다.
원 리 :
산소를 포함하고 있는 대부분의 고체는 물속의 수소분자와 결합하게되므로 서로 부착하려는 성질을 갖게된다. 부착력의 크기는 온도, 고체면의 종류 상태에 따라 변한다. 만약 부착력이 응집력 보다 크면 물은 고체면을 퍼지면서 적시게되나, 응집력이 더 크게되면 물방울과 같은 곡면을 형성하게 된다. 그림과 같이 물위에 가는 관을 세우게 되면 부착력이 모세관내의 물의 중력보다
크게 되어 그 만큼 모세관내의 수위를 상승시키게 되는데 이러한 현상을 모세관현상 (capillary phenomenon)이라 한다.
모세관 현상은 물과 고체사이의 부착력과 물분자간의 응집력의 상대적 크기에 영향을 받는다. 그림에서 부착력이 응집력 보다 큰 물의 경우에는 모세관 위로 올라가고, 수은의 경우처럼 응집력이 더 크면 반대로 내려간다.
물의 모세관 상승높이는 관의 재료․관의 직경 등에 의하여 결정된다. 관의 직경이 두배가 되면 끌어올리는 힘도 두배가 된다. 그러나 물의 무게는 직경의 제곱에 비례하므로 결국 모세관상승 높이는 관의 지름에 반비례한다.
