마랑고니 효과 Marangoni effect

 

 

마랑고니 효과 Marangoni effect

 

표면장력 구배에 의해 두 유체의 계면을 따라 질량전달이 일어나는 것을 말한다. 번역 상 마란노니 효과라고 불리기도 한다. 

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와인의 눈물(tears)

 

와인을 스월링을 하다보면 와인이 글라스의 안쪽 표면에 묻어 점액처럼 서서히 맺히다 흘러내리는 현상을 볼 수 있다. 다른 말로는 와인의 다리(legs), 와인의 아치(arches)라고 불리기도 한다.

와인은 화학적으로 물과 알콜의 혼합물이다. 물과 알콜의 증발률과 표면장력이 다른데 이 차이 때문에 와인의 눈물이 생성되는 것이다. 스월링을 통해 와인글라스 표면에 와인 막은 매우 얇게 형성하게 되고, 얇은 막에서는 액체의 증발이 활발진다. 여기서 액체의 증발이 핵심이다. 와인 속의 알콜이 물보다 표면장력이 약하기 때문에 증발이 먼저 되고 남은 물은 표면장력이 강하여 물방울 형태로 맺히게 된다. 이런 물방울이 중력에 의해 흘러내리게 되는 것이다. 이 것을 보고 와인의 눈물이라고 하는 것이다.

이 처럼 두 액체간의 표면장력 차이에 의해 물질전달이 발생하는 현상을 Marangoni effect 마랑고니 효과라고 한다.

얇은 막에서 알콜의 증발이 활발하게 일어나면서, 표면장력 구배가 발생한다. 이 표면장력 차이에 의해 Marangoni stress가 작용하여 와인잔을 타고 올라가는 올라가다 중력에 의해 다시 내려오게 된다.

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마랑고니 효과를 이용한 재미난 실험을 살펴보자.

 

 

가운데 구멍이 있는 조그마한 종이배를 물에 띄운 다음, 
가운데 구멍에 비누방울을 떨어뜨리면 종이배가 앞으로 나아가게 된다.

설명은 동영상에도 나와있지만, 

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물의 표면장력이 비누의 표면장력보다 강하다. 물과 비누가 줄다리기를 하고 있는데, 물의 분자끼리 잡아 당기는 힘이 강해 비누의 분자가 딸려 가는 것이라고 이해하면 쉬울 것 같다. 

 

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2014. 07. 24 작성

2021. 10. 03 서식변경

 

 

1. http://goo.gl/amVQDC [본문으로]
2. http://goo.gl/xWNB0M [본문으로]
3. http://math.mit.edu/~bush/?p=87 [본문으로]
4. http://miretia.tistory.com/277 [본문으로]