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동일 조건에서 모세관의 반지름이 2배로 늘어나면 모세관속 액체의 높이는… | [방사선비파괴검사기사 필기] 20년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[방사선비파괴검사기사 필기] 20년 1회차
동일 조건에서 모세관의 반지름이 2배로 늘어나면 모세관속 액체의 높이는 어떻게 되는가?
1
1/4로 낮아진다.
2
1/2로 낮아진다.
3
2배로 높아진다.
4
4배로 높아진다.
해설

모세관속 액체의 높이는 반지름에 반비례하므로, 반지름이 2배가 되면 원래 높이의 1/2로 낮아진다.

모세관 현상에서 액체의 높이는 Laplace 압력 평형으로부터 유도되며, 다음 관계식을 따른다.
h=2γcos⁡θρgrh = \frac{2\gamma \cos\theta}{\rho g r}
(γ: 표면장력, θ: 접촉각, ρ: 밀도, g: 중력가속도, r: 모세관 반지름)

반지름이 r에서 2r로 2배 증가하면
h′=2γcos⁡θρg(2r)=12⋅2γcos⁡θρgr=h2h' = \frac{2\gamma \cos\theta}{\rho g (2r)} = \frac{1}{2} \cdot \frac{2\gamma \cos\theta}{\rho g r} = \frac{h}{2}이다.

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