화학공학실험 | 뉴턴 유체의 점성률

 

 

 

TIP

 

 

유체의 점도를 간단한 피펫형 점도계(Ostwald점도계)를 사용하여 측정하는 방법을 이해하고, Hagen-Poiseuille식이 점도를 측정하는데 어떻게 응용되느냐 하는 것을 이해한다.

 

 

 

유체

유체는 고체에 비해 변형하기 쉽고 어떤 형상도 될 수 있으며, 자유로이 흐르는 특성을 지닌다. 유체의 운동을 다루는 분야를 유체역학이라 하는데, 여기서 특히 문제가 되는 것은 점성과 압축성이다. 정지하고 있는 유체에는 면에 평행인 접선 변형력이 작용하지 않고 면에 수직인 압력만 작용하지만, 운동하고 있는 유체에는 점성 때문에 접선변형력도 작용한다.

 

이론적으로 간단하게 취급하기 위해 점성이 없는 유체를 가정할 경우가 있는데, 이러한 유체를 완전유체라 한다. 또 압축성은 유체의 열전도율이나 비열 등과 밀접한 관계가 있는데 때로는 압축성이 전혀 없는 유체를 생각할 경우가 있으며 이러한 유체를 비압축성 유체 또는 줄지 않는 유체라 한다.

 

 

점성

유체의 변형에 대한 저항. 유체가 변형할 때 내부 마찰이 있으면 이러한 유체를 점성이 있다고 말한다. 점성이 전혀 없는 유체를 완전 유체라고 하나 모든 유체는 다 점성을 가진다. 점성에 의한 내부 마찰력의 크기는 유동 속도의 변화가 급격할수록 커진다. 유동 속도가 같다고 하여도 물질의 종류에 따라 내부 마찰력은 달라지는데 이것을 점성계수의 크기로 나타낸다. 또, 용액의 점성은 용매의 점성과 용질의 종류, 농도에 따라 다르다. 점성은 유체속에서 움직이는 물질에 저항을 생기게 하는 원인이 되며 유체속에서 소용돌이를 일으킨다.

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) 시료로서 ethanol 20%, 40%, 60%, 80%의 수용액과 순수한 ethanol을 각각 준비한다.

 

2) 항온조를 일정한 온도로 조절하고 이 안에 ostwald점도계를 스탠드에 세워서 넣는다.

 

3) 피펫으로 일정한 체적의 증류수를 취하여 점도계 안에 넣고 약 10분간 방치한다.

 

4) 관구 b에서 C내의 증류수를 빨아 올려 액면의 높이를 눈금 위치로 오게 한다.

 

5) 증류수를 그대로 흘러내리게 하고 액면이 두 개의 눈금 사이를 통과할 때의 소요시간을 stopwatch로 측정한다(3회 이상을 반복하여 평균치를 취한다).

 

6) 이상의 과정을 각 시료에 대해서 행하고 각각의 흘러내린 시간을 구한다.

 

7) 액체의 비중(밀도)측정 방법에 따라 각 시료의 밀도를 구한다.

 

8) 이 온도에 있어서 물의 점성률을 표에서 구한다. 

 

 

9) 위의 식으로 각 시료의 점성률을 구한다.

 

 

 

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