表面張力-6｜洗剤を入れたときにコップの水がこぼれたのはなぜ？

表面張力について何となくわかってきましたので、コップの水がこぼれる実験について考えてみましょう。

 

まず、コップのふちを越えてもしばらく水がこぼれないのは表面張力がはたらいているからです。

前回説明したように、表面張力は面積が小さくなる方向にはたらきます。

コップに水を入れていき、ふちぴったりまで入れたとします。

このときの面積はコップのふちに沿った円の面積です。

ここにさらに水を少し加えると、水がこぼれずに少し盛り上がった状態になります。

このときの面積がコップのふちぴったりのときの面積より大きくなっていることは容易に想像できます。

盛り上がったときの面積のほうが大きいということは盛り上がりを防ぐ方向に、つまりコップのふちぴったりに戻そうとする力がはたらきます。

この力が、コップから水があふれるのを防ぐ役割をしています。

もちろん限度はありますので、抑える力を上回る量の水が入ってくれば水はコップからこぼれてしまいます。

 

では洗剤を入れたときに盛り上がった水がこぼれたのはなぜでしょうか？

これまでの話と起こった現象を考えると、洗剤が入ることによって水を抑える力＝表面張力が弱くなったと考えることができます。

水だけであれば抑えられていた量の水を、洗剤が入ると抑えられなくなったということです。

このように洗剤には、表面張力を弱くする力があります。

この能力と洗剤が汚れを落とすことは関係していますが、それについてはまたいつか界面活性剤をテーマとしてまとめることにします。