뉴튼 유체의 점도

소개글

이 실험은 뉴튼 유체의 점도를 측정하는 실험으로, 유체의 점도를 간단하게 측정할 수 있도록 만들어진 피펫형의 점도계를 사용하여 점도를 측정하는 방법으로 이루어진다. 이 실험에서 사용하는 점도계는 ostwald점도계로써, 시료의 온도와 농도를 변화시키면서 이들 사이에 어떠한 관계가 있는지 알아보는 실험이다.
이 실험에서는 ostwald점도계, 항온조, stop watch 등을 사용되었다. 벤젠-메탄올 용액으로 씻어 말린 ostwald점도계에 우리가 미리 만들어 놓은 시료(5, 10, 20% NaCl 수용액 & 20, 40, 60% 에탄올 수용액) 6.5ml를 점도계의 구 c에 넣고, 약 10분동안 항온조에 넣어 같은 온도가 되도록 한다. 이때 주의할 점은 항온조의 수면이 구A보다 적어도 1cm 높아야 한다는 것이다. 온도가 같아지면, 점도계를 수직으로 놓고, 시료가 관을 통해 흘러내리도록 하기위한 준비를 한다. 그리고 액면이 구의 상하에 새겨진 금 사이를 통과하는데 걸리는 시간을 측정한다. 이 측정된 시간자료로 점도의 온도변화에 대한 영향, 또는 조성의 차이에 대한 영향을 얻을 수 있다. 이렇게 얻어진 자료들로 점도계 정수 c를 구할 수 있으며, 점도계 정수 c를 구하는 과정에서 Hagen-Polseuille식이 어떻게 응용되는 지도 알 수 있다.

목차

1. 서론(Introduction)

2. 이론(Theory)

3. 실험장치 및 방법 (Experimental Conditions)

5. 실험결과에 대한 고찰 (토론, Discussion)

6. 결론 (Conclusion)

7. 인용문헌 (Reference)
8. 부록 (Appendix)

본문내용

1) 점도
점도는 유체의 흐름에 대한 내부 저항으로 정의된다. 평행한 두 평판 사이에 유체가 채워져 있을 때 한쪽 평판을 이동시킨다면 유체의 종류에 따라 평판을 움직이는데 필요한 힘의 크기가 달라진다. 즉, 점성이 큰 유체일수록 더 큰 힘이 필요하게 된다.
뉴튼은 아래 그림을 모델로 점도를 설명하였다. 면적 A가 dx만큼 떨어져 있는 평행한 두 평판 사이에 유체를 채우고 각각 v1, v2의 속도로 평판을 당겼을 때 일정한 속도차를 유지하는데 필요한 힘은 거리 dx에 따른 속도의 변화율에 비례한다.
이며, 이때 비례상수 는 주어진 물질에 따라 다른 상수 값을 나타내며 이를 점도라 한다. 위 식에서 속도 변화율을 shear rate, 단위 면적당 필요한 힘를 shear stress라 한다. 즉, 점도는
이다. 이 때, 점도의 단위는
이다.
점도는 절대점도 동점도 상대점도로 나뉘며, 절대점도란 중력에 관계없이 측정되는 점도를 말하며 단위는 poise나 centipoise를 사용한다. 동점도는 중력의 영향 하에서 측정되는 점도 값으로 움직이는 유체의 점도를 말한다. 일반적으로 모세관(capillary)를 이용하여 유체를 떨어뜨려 점도를 측정하는 방법으로 단위는 stoke나 centistoke를 사용한다.(stokes=poise/density) 상대점도란 비뉴튼성유체의 single shear rate나 single point에서 측정되는 점도 값으로, 단위는 poise나 centipoise를 사용한다.
절대점도
유체 역학에서, 점성의 크기를 나타내는 양. 그 크기는 경계면의 면적 및 면에 수직 방향인 속도와 비례하며, 그 사이의 비례 계수로서 정의된다. 온도에 따라 현저하게 변화한다.
비점도
순수한 용매의 점도에 대한 용액의 점도 증가 비율로, 고분자 용액의 점도를 나타내는 척도이다.

참고 자료

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