공 낙하법을 이용한 피마자 유, 글리세린의 상대 점성도 측정과 활성화 에너지 측정

소개

"공 낙하법을 이용한 피마자 유, 글리세린의 상대 점성도 측정과 활성화 에너지 측정"에 대한 내용입니다.

해당 실험에 대한 이론(점성도, 층류, 난류, 레이놀드 수,.....)에 대한 이론에 관하여 자세히 기술하였고

또한 실험 결과에 대한 해석과 고찰(점성도의 활성화 에너지 계산 과정)에 대한 내용이 담겨 있습니다.

목차

I. Introduction
1) 점성도(viscosity)
2) 층류, 난류 레이놀드 수
3) 다양한 점성 측정 방법 – 공 낙하법
4) 온도에 따른 점성의 변화

II. Material & Method

III. Result & Discussion
1) 점성도-온도 관계에 따른 활성화 에너지 계산

본문내용

1) 점성도(viscosity)
유체의 점성(일반적으로 끈적임)의 크기를 나타내는 고유의 상수로써, 점성률, 점도라고도 한다.
일반적으로 타르나 윤활유와 같이 유동성이 낮은 액체는 점성도가 높은 액체라고 분류하며, 이러한 현상을 통해 특정 액체의 유속은 그 액체의 점성도에 의해 결정된다고 할 수 있다.
정확하게 정의하자면, 액체 한 층이 다른 층을 지나 이동할 때 겪는 저항을 점성도라고 볼 수 있다. 원형 관을 흐르는 유체가 있다고 가정해보자. 이 경우 관 벽에 가까운 쪽의 유체는 벽과의 마찰으로 인해 흐르려는 성질이 작고, 관 중심에 위치한 유체는 비교적 저항이 없기 때문에 흐르려는 성질이 강하다고 할 수 있다. 이와 같은 차이로 인해 같은 공간에 있는 유체라도 층이 형성될 수 있고, 이러한 층이 생성되는 현상을 층류(laminar flow)라고 한다. 반대로 유체가 특정 공간 내에서 층 없이 고루 섞이는 현상을 난류(turbulent flow)라고 정의하게 된다.

이때, 층류에서 유체의 흐름을 방해하고자 하는 힘의 정도가 액체의 점성도를 결정하게 된다.
점성도의 보다 정확한 정의는 다음과 같다. 흐름방향 x축에 직각인 y축 방향에서 유속 v에 변화가 있을 때 x축에 평행인 면 안에 유체의 속도 기울기에 비례하는 변형력이 작용한다.

<중 략>

2) 층류, 난류 레이놀드 수
앞서 이론 설명에서 점성에 따른 관 내 용액의 이동은 크게 층류와 난류로 구분된다고 설명하였다. 이러한 층류와 난류를 구분하는 방법 중 하나는 유체의 여러 성질을 설명하거나 규명할 수 있는 열역학적 무차원 수 중 하나인 레이놀드 수(N_Re)를 이용하는 것이다. 레이놀드 수는 다음과 같은 방식으로 구할 수 있다.
N_Re=Duρ/μ=Du/ν
D : 관의 구경, u : 유속, ρ∶ 밀도, μ : 점도, ν=ρ/μ ∶ 동점도
일반적으로 N_Re가 2100 보다 낮은 값을 가질 경우 층류가 나타나고 4000 이상에서는 난류가 나타난다.

참고자료

· 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]