비중계 실험

소개

비중계 실험에 대한 한글파일 양식의 레포트입니다. 깔끔하게 정리 되어있어 참고하시기 편합니다.

목차

1. 실험개요
2. 실험목적
3. 실험장비 및 재료
4. 실험방법

본문내용

비중계에 의한 입도 실험
유체중의 입자에 가해지는 힘
1. 실험개요
침강분석법은 체분석이 곤란한 직경 0.05∼60㎛ 범위의 미립체를 대상으로 한다. 입자는 유체(기체 또는 액체)중에서 침강되어 종말속도(terminal velocity) ut에 달하게 되는데, ut는 Stokes식으로 계산할 수 있다.
유체속의 입자는 중력(gravity force, FG), 입자의 부력(buoyancy force, FB)과 점성마찰력(viscous drag force, FD)를 동시에 받게되는 데, 이의 모식도를 옆의 그림에 나타내었다. 입자에 작용하는 총괄적 힘 FS는 입자무게 m, 입자에 가해지는 가속도
du over dt
의 곱으로 표시된다.
F_S = m times du over dt
((※Stokes 법칙 : 기체나 액체 속을 천천히 움직이는 구체(球體)가 기체나 액체로부터 받는 저항에 대한 법칙. 1850년 이론적으로 도입된 법칙으로서, 가령 공중에서 조용히 내리는 안개와 같은 느린 속도의 운동체처럼 레이놀즈수(數)는 R=μρav/μ(μρ는 기체 또는 액체의 밀도)가 1보다 작을 경우 실측값과 잘 부합한다. ))
입도의 크기(무게)에 따른 유체에서의 낙하현상
그런데, 유체속에 들어있는 입자는 처음 침강때 정지상태에서 침강되기 시작하여, 시간이 지날수록 중력에 의하여 가속도가 작용한다. 그러나, 입자의 속도가 크질수록 입자의 운동을 방해하는 저항력이 작용하므로 가속도가 감소하여 나중에는 가속도
du over dt
= 0 가 된다. 즉 일정한 입자 침강속도가 된다.(등속도 운동을 한다.)
이때 더 이상 가해지는 힘이 없으므로 내려오는 입자들의 속도는 이전에 가해졌던 힘이 좌우하게 되는데 이중 입자의 무게에 비례할 것이란 점을 위 식을 통해서 알 수가 있다. 흙입자들이 아주 다른 분자의 구조로 이루어지지 않은 한은 그 크기가 무게와 비례할 것이므로 아래 그림과 같은 현상이 발생하게 된다. 이와 같은 침강현상을 이용하여 간접적으로 시료의 입도를 측정할 수가 있다.
모든 흙 입자들의 형상을 구형으로 가정한다면, 흙 입자의 침강속도는 stokes 법칙에 따라 다음과 같이 나타낼 수 있다.
V = {γ_s - γ_w} over {18η} D

참고자료

· 없음