[무중력4]
무중력에서 철로 만든 구를 물의 표면에 놓으면 어떻게 될까요?
이 질문은 표면장력에 대해서 제대로 알고 있는가 하는 문제입니다.
일반적으로 금속과 물이 만나면 물이 금속의 표면에 잘 달라붙죠. 여러분들도 많이 관찰 하셨을 겁니다. 수저로 국을 풀 때 물과 수저가 만나는 가장자리가 넓게 퍼지는 모습을 식사때마다 보셨을 겁니다. 이렇게 퍼지는 이유는 뭉처진 모습을 띄고 있을 때보다 넓게 퍼져 있을 때가 에너지 상태가 너 낮기 때문인데, 그 이유는 공기와 수저가 잡아다니는 힘이 물과 수저가 잡아다니는 힘보다 작아서 물과 수저 사이의 접촉면적을 늘리려고 하기 때문입니다.
물이 무중력 상태에서 독단적으로 있을 때는 다른 액체가 무중력 상태에 있는 것처럼 둥근 공 모양을 하게 되는데, 여기에 철로 만든 구를 살짝 붙여놓으면 철과 물이 붙으려는 성질이 강하기 때문에 공과 구는 하나로 합쳐지게 됩니다. 물론 가장 마지막 모습은 물이 공을 둘러싼 뒤에 구의 모습을 하는 것일겁니다. 오른쪽의 그림이 바로 그 모습입니다. 이 때 물이 철을 둘러싸면서 낮아진 에너지는 철과 물의 운동에너지로 나타나게 됩니다. 따라서 철과 물이 서로 합처진 방향으로 좌우로 왔다갔다 물 속에서 움직이게 됩니다. (물 속에서 움직이는 것이므로 물의 표면장력과는 관련이 없어집니다.) 그러다가 점차 운동에너지가 열 에너지로 바뀌어서 물과 철의 온도를 높이는데 사용됩니다.
이때도 물과 철의 운동은 위의 설명과 똑같습니다.
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어, 두번째 문단에서 "공기와 수저가 잡아다니는 힘이 물과 수저가 잡아다니는 힘보다 작아서 공기와 수저 사이의 접촉면적을 늘리려고 하기 때문" 이 아니라 "공기와 물이 잡아당기는 힘이 물과 수저가 잡아당기는 힘보다 작아서 물과 수저 사이의 접촉면적을 늘리려고 하기 때문" 아닌가요? 물의 표면에너지를 최소화하려는 힘이 물의 표면장력이니까요.
오타네요... 지적 감사드립니다. ^^
고쳐야지..^^