침강분석을통한입자크기측정-예비

목차

1. 실험 목적

2. 바탕 이론
1) 중력
2) 부력
3) 항력
4) 종말속도
5) 레이놀즈 수
6) Stoke’s Law
7) 종말속도식 재정리
8) 적산분포

3. 기구 및 시약

4. 실험 방법

5. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
Andreason 피펫으로 분체의 입자크기와 분포를 측정하고, 입자 크기와 질량과의 관계를 파악함으로써 침강 입도 분석의 원리를 이해한다.

2. 바탕 이론
(1) 중력
질량이 있는 모든 물체 사이에는 서로가 서로를 끌어당기는 만유인력이 존재한다. 이때, 지구가 물체를 잡아당기는 힘을 중력이라고 한다. 정확히는 지구의 만유인력으로 인해 지구 중심방향으로 당겨지는 힘과 지구 자전에 따른 원심력으로 인해 지구 중심방향에서 멀어지는 힘을 합한 것이 중력이다. 결국, 지구의 물체는 땅에 닿아있기 때문에 만유인력에 의한 힘이 더 큰 것이고, 중력의 방향은 지구 중심을 향한 연직방향이 된다.
중력의 크기는 물체의 질량이 클수록, 지구 중심과 가까울수록 커진다. 이번 실험에서 사용되는 중력에 관한 수식은 다음과 같다.

(2) 부력
부력이란 유체에 잠긴 물체의 상하면에 작용하는 중력 방향의 압력 차만큼 물체를 위쪽으로 밀어 올리려는 힘이다. 이 압력 차로 인해 위쪽으로 밀어 올리려는 힘과 물체의 중력이 같아지는 높이에서 물체는 정지한다. 또한, 아르키메데스의 원리에 따르면 유체에 물체가 잠긴 부피만큼의 유체의 무게는 물체의 작용하는 부력의 크기와 같다. 이를 수식으로 나타내면 다음과 같다.

(3) 항력
항력이란 물체가 유체 안에서 상대적으로 움직임이 나타날 때 물체가 움직이는 방향의 반대 방향으로 작용하여 물체의 운동을 방해하는 힘이며, 저항력이라고도 한다. 항력의 주요 원인은 물체가 움직이는 방향과 반대 방향의 압력 차이와 물체 표면과 닿는 유체의 점성력이다. 이중 전자를 압력 항력, 후자를 마찰 항력이라고 한다. 유체가 층류인 경우 항력은 주로 마찰 항력에 의한 것이고, 대체로 상대 속도에 비례한다. 그 식은 다음과 같다.
여기서 면적(A)은 유체의 흐름 방향에 대해 수직인 평면의 정사영(단면적)이다.

참고 자료

MSDS, 안전보건공단
James O. Wilkes 저, Fluid Mechanics for Chemical Engineers, 2nd, p204~210
Chrisite J. Geankoplis, 화공단위조작, 대웅, p890~897, 901~902 (1997)
자유 침강에 의한 근사 구형의 플럭의 밀도 측정 연구(1996) 임성삼 외 2명, p358
3학년 1학기 단위조작 이론 및 실험 실험노트