[화학공학실험] 단일구 침강속도실험 예비보고서(실험레포트)

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2021.03.10
최종 저작일
2016.05
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"[화학공학실험] 단일구 침강속도실험 예비보고서(실험레포트)"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험제목
2. 실험목적
3. 이론
4. 실험준비물(기구 및 시약)
5. 실험방법
6. 참고문헌

본문내용

2. 실험 목적
두 개의 수직관에서 서로 비중이 다른 액체를 넣고 단일구가 일정한 위치에서 수직으로 침강할 때 일어나는 현상을 이해하고 항력계수와 Reynolds수와의 관계를 알아본다.

3. 이론
정지 유체(기체 또는 액체)속에 놓여 있는 구형입자에 작용하는 힘은 중력, 부력, 그리고 저항력(항력)이다.
(1) 항력과 항력계수
어떤 흐름 속의 물체 또는 정지한 유체 속을 물체가 움직일 때 유체에 의해서 운동에 방해되는 힘을 받는데 이 힘을 항력이라 한다. 유체에 대한 물체의 상대속도, 즉 유체의 흐름을 따라 움직이는 관찰자가 본 물체의 속도의 반대방향으로 항력이 작용한다. 이 때 항력계수는 물체형태나 표면의 상태에 의해서 결정되는 상수이다.

여기서, : 항력계수, : 물체의 운동방향의 투영면적,

Figure 1-2. 유체에 작용하는 힘-항력, 양력

Figure 1-1. 물체에 작용하는 힘-항력, 중력
: 유체의 밀도, : 물체흐름의 상대 속도
(2) 중력과 중력가속도
지상에서 물체를 지구로 끌어당기는 힘으로 지구의 만유인력과 자전에 의한 원심력의 합으로 나타낸다.

여기서 : 물체의 질량, : 중력가속도

위의 식에서도 알 수 있듯이 중력의 크기는 물체의 질량에 비례하므로 자유 낙하하는 물체는 질량에 상관없이 일정한 가속도로 떨어진다. 약 9.8m/s2의 이 가속도를 중력가속도 g라 한다. 그러나 정확한 중력가속도는 장소에 따라 조금씩 다르다. 이것은 지구 자전에 따른 원심력이 위도에 따라 다르고, 지구가 완전한 구체가 아니라 약간 평평한 타원체이며, 지구 내부의 지질구조가 균일하지 않기 때문이다. 예를 들어 반지름이 가장 크고 원심력이 강한 적도에서 중력은 최소가 되고, 반지름이 작고 원심력도 작은 극지방에서 중력이 최대가 된다.

(3) 부력
중력이 작용할 때 유체 중의 어떤 물체에 대하여 중력과 반대방향으로 작용하는 힘으로 물체에 의해 배제된 유체의 같은 체적의 중량과 같다.

참고 자료

화공생물공학과 공동집필, 화공생물공학실험, 동국대학교, 2016, pp.35-37.
이화영 외 2인, 단위조작, McGraw-Hill, 7th edition, pp.619-638.
김학준, 단위조작실험, 경남대학교 출판사, 1998, pp.188-193.
허광선 외 3인, 단위조작실험, 선문당, 1999. pp.349-360.
고완석 외 4인, 단위조작, 3rd ed., 보문당, 2003, pp.191-210.
권규혁 외 9인, 일반화학실험, 형설출판사, 2001, pp.45~49.
Donald F. Young 외 3인, 쉽게 배우는 유체역학, 홍릉과학 출판사, 2010, pp.45~49.
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