물기둥의 상승높이: 알아두면 유용한 액체의 물리학

물기둥의 상승높이: 알아두면 유용한 액체의 물리학

 

1. 물기둥의 상승높이와 관련 이론

소개: 물기둥의 상승높이는 액체의 특성과 밀도에 의해 결정되는 현상입니다.

 

2. 액체의 밀도와 물기둥의 높이

밀도와 압력: 액체의 밀도는 물기둥의 높이에 직접적인 영향을 미치며, 이는 Pascal의 법칙에 기반합니다.

 

3. 물기둥 높이 계산을 위한 이론

액체의 밀도와 높이 관계: 물기둥의 높이는 액체의 밀도와 중력 가속도에 의해 영향을 받습니다.

 

4. 물기둥의 상승높이 예제

주어진 조건: 특정 액체의 밀도, 물기둥의 단면적, 중력 가속도를 고려하여 상승높이를 계산하는 예제를 살펴봅니다.

 

5. 상승높이 영향을 미치는 요소

온도와 압력: 물기둥의 높이는 온도와 압력의 변화에도 영향을 받습니다.

 

결론:

물기둥의 상승높이는 액체의 밀도, 중력 가속도, Pascal의 법칙 등 다양한 요소에 의해 결정됩니다. 이를 이해하면 자연 현상을 설명하는 데 도움이 되며, 주어진 환경에서 물기둥의 높이를 계산하는 데 유용한 도구로 활용될 수 있습니다.

 

물기둥의 상승높이

 

설명

액체중에 가는관을 세우면 액체가 이 관을 따라 상승 또는 하강하는 현상

* 액면이 올라가는 경우 : 응집력에 비해 부착력이 클 때

* 액면이 내려가는 경우 : 응집력에 비해 부착력이 작을 때 ∆H = 4 Tm cosβ / ｒ D

 

예제

직경 8mm인 모세관의 표면장력은 0.0074kgf/m이며,

이 때 접촉각 β=5°이었다면 물기둥의 상승높이는 몇cm 인가?

모관의 높이는 다음 식에 의해 계산된다.

 

∆H = 4 Tm cosβ / ｒ D

= {4 * 0.0074(kgf/m) cos5°} / {1000(kgf/m^3) x 8 x 10^(-3) (m)} x 100(cm/m)

= 0.368(m)