Ostwald 점도계법 유체점도 측정

목차

1. 실험 목적
2. 장치
3. 원리 및 이론
4. 실험과정 ( 순서도로 작성)
5. 실험 계산 및 절차( 실험 결과수치)
6. 상관관계 그래프
7. 사진첨부(진행과정 사진)
8. 결과 및 고찰
9. 참고문헌

본문내용

일반적으로 유체가 원관 등의 유로에서 흐를 때는 관벽에서의 마찰 이외에도 이른바 유체의 내부마찰에 의해 운동에너지가 소비된다. 점도(viscosity)는 이 내부마찰을 지배하는 인자의 하나이다. 밀도와 점도 등 유체의 기본 성질에 관한 정확한 지식은 화학반응이나 단위조작의 설계, 해석에서 필수적이다. 점도의 측정방법과 계산법에는 여러 가지가 있다. 여기서는 Ostwald점도계를 사용하여 순수 유체와 유체 혼합물의 점도를 측정한다.

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기체가 유선형 흐름으로써 관을 통하게 될 때 서로 스쳐가는 층과 층사이의 거리가 평균 자유행로이다. 이 거리는 분자간 힘이 점성도에 영향을 주시에는 너무 크다.
기체에 있어서 흐름에 대한 저항(액체에 있어서는 주로 분자간 인력과 분자들의 자리바꿈에 기인됨)은 주로 속도가 빠른 층으로부터 속도가 느린 층으로 운동량이 전이되는 것에 기인된다. 기체의 점성도는 액체의 점성도보다 몇자리 정도의 작은 값을 나타낸다. 이상기체의 점성도는 절대온도의 제곱근에 비례해서 증가한다. 실제기체에 있어서 점성도의 증가는 좀 더 빠르게 증가한다. 반면에 액체의 점성도는 온도에 따라 감소한다.

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뉴튼 흐름에서는 한 액체층이 다른 층위에서 부드럽게 이동한다. 이러한 흐름을 유선형 흐름이라고 한다. 중요한 경우인 유선형 흐름은 유체가 흐르는 관의 지름이 유체 분자의 평균 자유 행로에 비하여 클 때 일어나는 것이다. 관을 통한 흐름의 측정은 점성도 계수의 많은 실험적 측정에 관한 바탕이 되어 왔다.
이 과정에 관한 이론은 1844년 J.L. Poieuill가 연구하였다. 길이ℓ, 원형 단면적의 반지름 R인 관을 통하여 비압축성 유체가 흐른다고 하자. 관의 벽에 있는 유체는 흐르지 않으며, 흐름 속도는 관이 중심에서 최대로 커진다고 가정하자. 관이 축으 로부터 r만큼 떨어진 거리에서의 선형 속도를 ν라고 하자. 반지름 r인 유체 실린더 는 Fr=-η2πrℓ dν/dr 만큼의 점성 끌림을 받는다. 정류 흐름의 경우에는 이 힘이 관속의 이 실린더에 있는 유체를 추진하는 힘과 정확하게 같아져야 한다. 압력은 단위 면적당의 힘이므로 추진력은 Fr=πr2(P1-P2)가 된다. 여기서 P1은 전면 압력이며 P2는 후면 압력이다.

참고 자료

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[물리화학], Laidler.Meiser, 제2판, 자유아카데미, 서울, p1025~1034
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[기본물리화학] Walter J. Moore저, 박형석 역 (탐구당)
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