(10) 표면장력... 그리고 결혼

[장세억]

(아래) 낚시 이야기 하다가 갑자기 웬 아이들 사진???

아래 사진은 2001년 큰 아이의 담임선생님(남자 샘) 결혼식 후

축하하러 온 반 아이들과 신랑/신부가 함께 기념 촬영한 사진입니다.

[표면장력] 이야기를 시작하려니

남/여 간의 결혼 이야기와 유사한 점이 너무 많아서

아래 사진을 올립니다.  

자세히 들여다 보면

자연 세계나 인간 세계나 비슷합니다. 

아래 사진 속의 두 분은 왜 결혼을 했을까요?

자... 이제 본론으로 들어가서 꾼들께서는 아래 글들을 읽어 보시지요. 

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(10) 표면장력 ... 그리고 결혼
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여기저기 낚시 site를 돌아다니다 보면 "표면장력 때문에..." 라는 글을 많이 봅니다.

이번에는 표면장력의 실체에 대해 생각해 봅니다.
 
표면장력의 물리적인 정의는 [단위 면적의 표면을 만드는데 필요한 일 (work)] 입니다.
 
참고로, 표면장력의 단위는 work/area 로 정의되니까 J/m2 또는 N.m/m2, 따라서 N/m [힘/길이] 이며, cgs 단위로는 dyne/cm 이겠지요. 차라리 약간 더 복잡한 수식을 쓰면 더 편하기도 한데, 낚시하는 우리가 수식까지 보면서 살 수는 없지요. 이 분야에서 밥 벌어먹지 않는 이상은 물리적 정의니, 단위니 하는 것들에 신경 쓸 필요는 없습니다.
 
좌우간, 다른 여러가지 정의도 있지만, 책에 보면 대부분 위와 같이 일반인들이 보았을 때 전혀 감이 안 오도록 정의하고 있습니다. 오히려 처음부터 머리만 아픕니다. 잠시만 참아 주세요. 감이 잡히도록 최선을 다해 노력해 보겠습니다.
 
먼저, [표면(surface)]이란 무엇인지 과학적인 감각을 가져 봅시다.
 
액체(물)도 표면이 있고, 고체(찌)도 표면이 있고, 기체(공기)도 있습니다.

액체든, 고체든, 기체든 간에 표면이라고 생긴 놈은 뭔지 모를 불편한 성질을 가집니다.

액체와 고체는 표면이 있는 것이 이해가 되는데, 기체도 표면이 있냐고요?

분명히 있습니다. 기체라고 끝없이 우주로 뻗어 갑니까?

기체는 물과 찌를 만나지 않습니까? 공기가 물 또는 찌와 만나는 그 지점이 공기의 표면이지요. 
 
 이제 아래 (그림)을 보세요. 이 그림은 물의 표면을 상상한 그림입니다. 
 
 

 
(그림1) 표면장력이 생기는 이유

 
(그림1)처럼 물이라는 가정은 암놈 물분자와 수놈 물분자가 정답게 손을 잡고 산다고 상상합니다.

(그림1)에서 물 속에서는 암놈과 수놈이 정답게 손을 잡고 동요 없이 편안하게 잘 삽니다.

그런데, 물의 표면에서는 암놈들이 바람 피우러 가버렸습니다.

암놈이 물 밖으로 바람 피우러 가버려서 수놈들은 어쩔 줄을 몰라합니다.

할 수 없이 옆에 있는 수놈들끼리라도 손을 잡기도 합니다.

그렇지만 암놈과 함께 있을 때보다는 뭔지 모를 허전함을 느낍니다.

그래서 물의 표면에서는 물 속과 비교해서 항상 긴장감이 감돌고 있습니다.

수놈들은 여차하면 무슨 일을 저지르고 말겠다고 [힘을 비축]하고 있습니다.
 
[표면]에는 마치 용수철같은 힘으로 표현되는 [장력]이 존재합니다.

그래서 표면[장력]이라고 용어를 씁니다.

표면장력이란 물, 찌, 공기 등 모든 표면에서 언제 폭발할 지 모르는 바로 그 긴장감 넘치는 힘입니다.

이는 물, 찌, 또는 공기 등의 표면에서 암놈들에 해당하는 놈들이 바람을 피우러 가 버렸기 때문에 발생하는 현상입니다.

물체(고체, 액체, 기체)의 표면에는 항상 그런 [긴박한 잠재적인] 힘이 존재합니다.

정리하면, [표면장력이란 모든 물체의 표면에 붙어있는 어떤 "불안한" 잠재적인 힘] 이라고 감각을 가집시다.
 
많은 사람들은 힘의 개념인 표면장력이라는 용어 대신, [표면에너지(surface energy)]라는 용어를 사용하기도 합니다.

저도 그런 류의 사람입니다.

에너지라는 개념으로 표면에 대한 감각을 가지고 있으면 더 편리할 때가 많기 때문입니다.

그렇다고 서로 다른 말은 아닙니다.

수식으로 간단한 변형을 해 보면 [표면장력]과 [표면에너지]는 같은 뜻입니다.

그렇다면, 표면에 장력이 존재한다는 것은, 표면에 [에너지]가 존재한다는 말과도 같겠네요.

표면은 마치 "열받은" 사람처럼 에너지가 위험할 만큼 높다고 감각을 가집시다.
 
[정리합니다]

집 나간 암놈들 때문에 [내부]장력보다 [표면]장력이 높습니다.

같은 말로, 표면에서는 내부보다 에너지가 높습니다.

그래서 [내부]에너지보다 [표면]에너지가 더 높습니다.
 
항상 물체의 표면은 내부보다 에너지가 높기 때문에 자연에서는 이제 재미나는 일들이 벌어집니다.

이름하여 표면 외교(?)라고 해서...

종류가 다른 물체의 두 표면끼리 서로 만났을 때는 엄청난 외교전을 벌입니다.

마치 남자와 여자가 중매로 선을 보는 자리에서 모든 정보력을 다 동원하여 상대방과 결혼할까 말까 고민하는 것처럼...

다음 절에서는 그런 내용을 다룹니다.

상상의 나래는 계속 이어집니다.