액체의 점도 측정 예비

목차

1. 실험목적
2. 이론
3. 실험기구
4. 실험방법
5. 추론
6. 참고문헌

본문내용

2. 이론
2-1. 점성도(Viscosity)
유체가 흐를 때 저항을 받는 정도를 점성도(viscosity) 또는 점도라고 한다. 이는 유체가 흐르기 위해서는 다른 분자를 스쳐가야 하므로 분자들 사이의 인력에 의해 흐름의 저항을 받게 된다. 점성도는 온도가 높아지면 분자운동이 활발해져 분자간 힘이 약해지므로 인해 감소하며 분자간의 인력이 클수록 증가한다. 점성도의 단위는 SI 단위인 Pa·s=Kg/m·s로 표시되지만, 관용적으로는 cgs 단위계의 Poise=g/cm·s도 사용되고 있다. (1Poise＝0.1Pa·s).
점성도를 측정하는 방법으로는 모세관 점도계(Ostwald 점도계, Ubbelohde 점도계 등)법, 공 낙하법, 회전 점도계법, 동심 실린더 점도계법 등이 있다.
2-2. Poiseuille 방정식
뉴턴 흐름에서는 한 액체 층이 다른 층위에서 부드럽게 이동한다. 이러한 흐름을 유선형 흐름이라고 한다. 중요한 경우인 유선형 흐름은 유체가 흐르는 관의 지름이 유체 분자의 평균 자유행로에 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 축으로부터 r만큼 떨어진 거리에서의 선형 속도를 ν라고 하자. 반지름 r인 유체 실린더는 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. 따라서 정류 흐름의 경우에는 다음이 주어진다.

참고자료

· 디스플레이 화학공학 실험, 도서출판 아진 (2007)
· 물리화학, 자유아카데미 (Laidler-Meiser 2판)
· 네이버 지식백과