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유체역학 Fluid Mechanics |
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1. 개요
모세관 현상( 毛 細 管 現 象)은 액체 속에 모세관(가는 관)을 넣었을 때 모세관 내의 액체면이 외부의 액체면보다 높거나 낮아지는 현상이다.2. 원리
가느다란 관(모세관)이 액체에 꽂혀있는 상태가 되었을 때, 물에 유리관을 넣었을 때처럼 액체와 모세관 사이의 부착력[1]이 액체 분자들끼리의 응집력[2]보다 큰 경우, 메니스커스 현상에 의해 모세관 내부의 액체는 액체면의 모양은 아래로 볼록해지고 그 높이는 모세관 바깥쪽보다 위로 올라가게 된다. 반대로 물 대신 수은을 사용했을 때처럼 응집력이 부착력보다 클 경우에는 액체면의 모양은 위로 볼록하고 바깥쪽보다 아래로 내려간다.물처럼 부착력이 응집력보다 큰 경우에는 액체가 관을 타고 계속하여 올라가는 모습이 관찰된다. 메니스커스 현상으로 인해 액체가 모세관 안쪽 표면을 타고 오목한 모양으로 올라오면 액체의 표면적을 최소화시키고자( 표면장력) 가운데 빈 부분을 채우기 위해 액체가 올라오게 된다. 올라온 액체는 다시 메니스커스 현상으로 가장자리만 올라오게 되고, 표면장력으로 인해 가운데 부분이 또다시 올라오는 현상을 반복한다. 이에 의해 계속하여 올라오는 모습이 관찰될 수 있는 것. 풀이나 나무가 뿌리로부터 물을 끌어올려 잎사귀까지 전달이 가능한 이유가 모세관 현상 때문이라고 잘못 알려진 경우가 많은데, 사실은 삼투압의 영향이 더 크다. 모세관 현상으로 끌어올릴 수 있는 높이에는 한계가 있기 때문.
모세관 현상은 가느다란 관뿐만 아니라 물체 사이의 가는 틈에서도 작용하는데, 천 조각에 물을 한 방울 떨어뜨렸을 때 물이 퍼져나가는 현상 또한 이에 해당된다. 천이 형성하는 섬유가 모세관과 같은 역할을 하기 때문이다. 이런 특성은 크로마토그래피에도 활용된다.
더 자세한 내용은 이곳 참조.