[화공실험]viscometer

소개

점도계의 정의와 종류에 대해 알아본다.

목차

1. 점도계의 정의와 종류
3. Brookfield점도계란?
4. Brookfield 점도계의 특징
5. Brookfield점도계의 조작방법
6. 참고문헌

본문내용

1. 점도계의 정의와 종류
점도계는 유체의 점성률(점도)을 측정하는 장치이다. 여러 종류가 있는데, 우선 가는 관 속을 일정 부피의 유체가 흐르는 시간을 재든지, 정상적인 유체를 흘려 보내 유량(흐름의 양)을 재고, ‘Poiseuille의 법칙’을 적용해서 점성률을 구하는 것을 세관(細管) 점도계라 한다. 그 중에서 ostwalt 점도계는 물의 점성률을 표준삼아 그것과 비교되는 값을 실측하는 것으로서 역사적, 실용적으로 기본적인 점도계로 알려져 있다. 이 밖에 정지한 유체 속의 작은 구(球)의 낙하속도를 측정해서 Stokes의 법칙을 적용하는 막구점도계, 기포의 상승속도를 측정하는 기포점도계, 동축(同軸) 원통간에 유체를 채우고 내부 원통을 회전시켜 점성저항을 재는 회전점도계, 유체 속의 진동체가 하는 비틀림 진동의 감쇠를 재는 진동점도계, 엥글러도를 측정하는 엥글러 점도계 등이 있다.
(1) 비배수 한계에서의 유체역학적 부피와 고유점도
점도는 흐름에 대한 저항의 척도이다. 단단한 상호인력이 없는 구로 이루어진 현탁액의 점도는 Einstein방정식에 의해 주어지는데
…………………①

여기서, η과 η0은 각각 현탁액과 현탁액 매개체의 점도이고 는 구의 부피분율이다. 만약 구가 유체역학적(hydrodynamic)부피, Vh를 가진 침투할 수 없는 고분자 코일이라고 여겨진다면,
…………………②

여기서, c는 고분자의 농도(단위부피당의 질량)이고, M은 고분자의 몰질량(몰당의 질량)이고, NA는 아보가드로 상수이다. 이 방정식을 식 ①에 대입하여 간단히 하면,
…………………③

이 된다. 은 비점도(specific viscosity)로 알려져 있다. 무한한 희박 용액의 경우 고분자코일의 상호인력이 없으며, 이것은 다음의 방정식과 같이 고유점도 [η]을 정의함으로써 수학적으로 얻을 수 있다.
…………………④

따라서, 식 ③의 더 만족스러운 형태는 다음과 같이 된다.
…………………⑤

이 것은 재정리되어 침투할 수 없는 고분자 분자의 유체역학적(hydrodynamic)부피에 대한 다음의 식을 제공한다.
…………………⑥

따라서, [η]M값은 Vh에 비례하고, 부적당함에도 불구하고 종종 유체역학적(hydrodynam- ic)부피로 언급되어 진다.
Vh가 에 비례한다고 가정하면, 방정식 ⑤로부터 다음 식이 유도된다.
…………………⑦

여기서, Φ0s는 상수이다. 비배수 고분자인 경우, Φ0s 는 사슬구조와 사슬길이에는 무관하고 오직 고분자 코일 안의 고분자 분절의 분포에만 의존한다. 비배수 Gaussian고분자 사슬의 경우 Φ0s 값은 3.67×1024㏖-1이고 이것은 이론적 계산과 실험측정에 근거를 두었다.
<s2>0는 사슬의 분절의 수, x에 직접적으로 비례하므로, M에도 직접적으로 비례한다. 이와같이 <s2>0/M은 상수이고, 식 ⑦은 Flory-Fox방정식의 형태로 더 자주 쓰인다

참고자료

· http://nspc.chungnam.ac.kr/chem2/bv3.htm
· http://home.ewha.ac.kr/~fdnutr/lab/machin_vis.htm
· Introduction to Polymers
· 화공유체역학
· 동아원색세계대백과사전 18권
· 28권
· R. J. Yonug & P. A. Lovell
· Chapman & Hall
· 이태희, 조영일 共譯
· 희중당
· 동아출판사
· 동아출판사