오스트발트 점성도계(Ostwald)를 이용한 에탄올(Ethanol)의 상대 점성도 측정

소개글

"오스트발트 점성도계(Ostwald)를 이용한 에탄올(Ethanol)의 상대 점성도 측정"에 대한 내용입니다.

목차

I. Introduction
1) 점성도(viscosity)
2) 다양한 점성 측정 방법 – 공 낙하법 & Ostwald 점성도계
3) 뉴턴의 점성법칙(Newton's law of viscosity)
4) 온도에 따른 점성의 변화

II. Material & Method

III. Result & Discussion

본문내용

2) 다양한 점성 측정 방법 – 공 낙하법 & Ostwald 점성도계
점성을 측정하는 방법으로는 크게 오스트발트(Ostwald) 점성도계를 이용하는 방법과 이번 실험에서 진행하게 될 공 낙하법을 이용한 실험방법이 있다.

위 그림은 오스트발트(Ostwald) 점성도계의 그림이다. 이 장치를 이용하여 점성을 구하기 위해서는 먼저 a~b 구간에 유체를 넣고 유체가 그 아래의 얇은 모세관을 따라 내려가는 시간을 측정하여 점도를 측정한다. 이때, 모세관의 길이(l)와 반지름(r)을 미리 알고 있고, 이를 통해 점성도를 계산할 수 있다.
위의 식 1)은 이와 같은 오스트발트 점성계를 이용하여 점성을 구할 수 있도록 Poiseuille가 고안한 식이다. P는 액체에 가해지는 압력으로 일반적으로 밀도에 비례하고, t는 유체가 하단부로 흘러내려가는 시간, V는 액체의 부피, l과 r은 모세관의 길이와 반지름이다.
실험적으로 식 1)을 이용하여 점성을 구할 수 있지만, 일반적으로는 오스트발트 점성계를 이용하여 특정 물질들 간의 상대 점성도를 구하는 과정을 거치게 된다. 상대 점성도를 구하는 공식은 식 2)를 참고하면 된다. 이때, d는 각 유체의 밀도, t는 흐르는 데 걸린 시간이다.
오스트발트 점성계는 점성이 매우 높은 유체에서는 사용하기 어렵다. 이와 같은 경우 공 낙하법을 이용하여 점성을 측정하게 된다.
공 낙하법은 점성이 매우 높은 유체의 점성을 측정할 때 사용한다. 밀도와 부피를 알고 있는 작은 공이 기준 액체 및 점성도를 측정하려고 하는 시료 액체 속에서 일정한 거리를 낙하하는데 걸리는 시간을 측정한다. 점성이 꽤 큰 액체들에 대하여는 이 방법이 상당히 정확하다. 이때 낙하하는 공의 반지름은 액체가 들어 있는 원통형 관의 반지름보다 훨씬 작아야 한다. 그렇지 않으면 거의 정지상태로 있는 벽에 가까운 액층이 낙하하는 공을 “잡아끄는” 효과가 생겨 측정 값에 오차가 생길 수 있다. 기준 액체는 물론 여타 다른 액체에 비해 큰 점성도를 가지고 있어야 한다.

참고 자료

물리화학실험 [저자 대한화학회 | 청문각 | 1999.02.22 ]
물리화학실험 [저자 최종하, 정광우, 이기학||| 자유아카데미 |2013.02.15]
Experiments in Physical Chemistry [저자 Garland, Carl W., Nibler, Joseph W., Shoemaker, David P., Mcgraw-hill (COR) | McGraw-Hill College | 2008.02.29]
화공기사 필기 [저자 정나나 | 예문사 | 2021.01.10]