[화학공학과 화학공학 실험] Ostwald 점도계법 액체점도 측정

소개

1-1. 실험 목적
이 실험은 Ostwald점도계 및 공 낙하법을 사용하여 액체의 점도를 결정하는데 있다[9].

1-2. 이론적인 해석
1-2-1. 점 성
점성이란 이상유체가 아닌 모든 실제유체는 점성이라는 성질을 가지며, 점성은 유체 흐름에 저항하는 값의 크기로 측정된다. 단위 면적당의 힘의 크기로서 점성의 점도를 나타낸다.
다시말해서, 물분자가 상대적인 운동을 할 때 분자간, 혹은 물분자와 고체경계면 사이에 마찰력을 유발시키는 물의 성질을 말하며 이는 물분자간의 응집력 및 물분자의 다른 분자간의 점착력 등의 상호작용에 의하여 나타난다.
물 내부에 상대운동이 있으면 점성은 내부 마찰이 작용하여 상대운동은 차차 감소한다. 이와 같이 유체의 점성 때문에 받는 힘을 점성력이라 한다. Figure 1-1과 같이 두 장의 수평판 사이에 유체가 채워져 있을 때 이판에 일정한 수평방향의 힘 F를 가하면 판은 가속되다가 곧 일정한 속도 U를 가지게 된다.

목차

1. INTRODUCTION
1-1. 실험 목적
1-2. 이론적인 해석
1-2-1. 점 성
1-2-1-1. 유체와 점도
1-2-1-2. 뉴톤의 법칙과 점도
1-2-1-3. 점도에 따른 유체의 분류
1-2-3. 점성도 측정
1-2-3-1. Ostwald 점도계법
1-2-3-2. 모세관점도계법
1-2-3-2. 회전점도계법
1-2-3-3. 공 낙하법
1-2-4. 점도와 관련된 식
1-3. 물리상수
1-4. 유의 사항
2. EXPERIMENTAL
2-1. 실험기구 및 시약
2-2. 실험방법
2-2-1. Ostwald 점도계법
2-2-2. 공낙하법(Falling Sphere Method)
3. RESULTS & DISCUSSION
3-1. Raw data
3-2. Data calculation & Results
3-2-1. 메탄올수용액의 상대점도
3-2-2. 베어링의 밀도
3-2-3. 실리콘의 상대점도
3-3. Discussion
4. REFERENCES

본문내용

3-3. Discussion

액체 한 층이 다른 층을 지나 이동할 때 겪는 저항을 점도라고 한다. 유동성이 작은 액체들은 유동성이 큰 액체들보다 점도가 크다고 말 할 수 있다. 이 실험에서 알고자 했던 것은 물과 글리세롤(기준 액체)의 절대점도를 이용해서 상대점도를 구하는 것이다. Ostwald점도계법을 이용해서는 메탄올과 글리세롤의 상대점도, 그리고 공 낙하법을 이용해서는 실리콘의 상대점도를 구할 수가 있었다. 물질의 상대점도에 25℃의 물의 점도를 곱하면 절대점도를 계산 할 수 있다.
결과 값 중에 물과 메탄올과의 혼합용액의 점도 결과가 특이하게 나왔와서 실험을 잘못한 줄 알았다. 물의 점도가 메탄올의 점도보다 크기 때문에 메탄올의 비율이 많으면 점도가 물과 메탄올의 순수한 점도범위에서 점차 줄어들 줄 알았는데 범위를 넘었다가 메탄올의 비율이 40%일때 가장 점도가 크게 나왔고 메탄올의 비율이 40%이상 늘어날 수록 점도는 줄어들었다. 근데 문헌값을 찾아보니 문헌값 또한 메탄올의 비율이 40%일때 가장 점도가 크다는 것을 알 수 있었다. 그리고 두 시료를 섞으면 두 시료의 점도 범위 내에서 점도가 변하는 게 아니고 범위를 훨씬 넘은 점도를 다시 말해서 점도가 많이 커진다는 것을 알 수 있었다(둘다 극성이고 크기가 달라서 40%일때 부피가 가장 많이 줄어들어 밀도가 가장 큰 값을 가지게 되고 또한 점도도 밀도에 비례하므로 밀도도 가장 큰 값을 가지게 된다).
실험값과 문헌값이 많이 차이가 나는데 이러한 오차가 발생한 이유로는 가장 큰 이유는 시간측정의 부정확성에 있다. Ostwald점도계법과 공 낙하법 모두 임의의 점 a에서 b로 액체 또는 공이 떨어지는 시간을 측정했는데 눈으로 보고 나서 손으로 타이머를 눌렀는데 이러한 과정에서 정확하게 시간을 측정할 수 없었을 것이다. 그리고 공 낙하법의 경우에서는 우선 관을 지면과 수직으로 유지하지 못했고, 시료안에 불순물이 들어있어 물체가 떨어지면서 부딪혀 수직으로 떨어지지 못했다. 그리고 액체가 관속에 있을 때 벽에 가장 가까운 액체층은 관의 표면을 적시며 정지해 있고,

참고자료

· 4. REFERENCES
· 1. Laidler.Meiser, 물리화학, 제2판, 자유아카데미, 서울, 1025～ 1034P
· 2. http://100.naver.com/100.php?id=135503
· 3.http://kin.naver.com/browse/db_detail.php?d1id=11&dir_id =110204&docid=322783
· 4.http://kin.naver.com/browse/db_detail.php?d1id =11&dir_id=110202&docid=737706
· 5. http://che.snut.ac.kr/sub/cyber/lhkim/tranfer/visco/visco.htm
· 6. Rovert H. Perry, Perry`s Chemical Engineers` Hand Book,
· 6th edition, Mc Graw-Hill, singapore, 1985
· 7. Walter J.Moore,기본물리화학, 採求堂, 서울, 642～647P
· 8. 김영득, 김성도, 이재우, 조일영 共著, 유체역학, 동명사,
· 서울특별시, 35P
· 9. 신형식, “화학공학 기초실험(Laboratory Manual)”,
· 전북대학교 화학공학부, (2000); 실험1.
· 10. David R. Lide, Handbook of Chemistry and Physics, 78th Edition, CRC,