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대학 화학 실험 : 포도주 알코올/알콜 함량 분석

포도주 알코올 함량 분석실험 이론 : 생략주의사항1. 급격한 온도 상승을 방지하기 위해 천천히 가열한다2. 리비히 냉각기의 기울기를 조절하여 증류액이 흘러나올 수있도록 한다3. 설치된 증류장치의 모든 연결부위 틈을 teflon tape로 충분히감아 막아준다4. 물 중탕기의 온도가 높으므로 목장갑을 꼭 착용한다5. 리비히 냉각기를 타고 흐르는 수증기는 계속 닦아준다→ 수증기가 흘러내려 100ml 비커에 담기면 실험의 오차로작용할 수 있다실험 기구• 250ml 둥근바닥 플라스크• 10ml, 100ml 눈금실린더• 100ml 비이커• 리비히 냉각기• 물 중탕기• 소주• 온도계• 고무호스• Teflon tape실험방법① 실험 시작 전 중탕기를 켜고 가열한다② 50ml의 소주를 눈금실린더로 측정하여 250ml 둥근 바닥 플라스크에 담은 후 50ml소주의 질량을 측정한다③ 설치된 증류장치에 250ml 둥근 바닥 플라스크를 연결하여 클램프로 고정시킨다④ 증기의 온도가 80℃ 근처에 다다를 때까지 관찰한다⑤ 일정하게 유지되던 온도가 오르기 시작하면 실험을 종료한다⑥ 100ml 비커에 담긴 증류액의 질량과 부피를 측정한다⑦ 결과처리 → 증류액의 밀도를 이용하여 알코올 질량%와 부피%를 계산한다실험 결과증류전의 용액(250 ml 둥근바닥 플라스크)증류된 용액(100ml 비이커)플라스크 질량148.7851g54.162 g용액 + 플라스크 질량196.9666g57.338 g용액 부피50ml4 ml용액 밀도0.96363g/ml0.794g/ml용액 내 알코올 질량 %23.5898.18용액 내 알코올 부피 %28.79998.8025계산 과정증류전 용액밀도= 질량/부피 = (196.9666-148.7851)/50=0.96363g/ml용액 내 알코올 질량%=x 내삽법 이용(0.969-0.963)/(20-24)=(0.969-0.96363)/(20-x)따라서 x=23.58%용액 내 알코올 부피 %=y에탄올 부피(ml)=에탄올의질량(g)/0.789g/ml(에탄올밀도)Vol%=에탄올부피/용액의부피100%따라서 48.18150.2358=11.3611g에탄올의 부피=13.3611/0.789=14.3995mlVol%=14.3995/50100%=0.28799100%=28.799%증류된 용액밀도= 질량/부피 =(57.338-54.162)/4=3.176/4=0.794g/ml용액 내 알코올 질량%=x 내삽법 이용(0.844-0.789)/(80-100)=(0.844-0.794)/(80-x)X=98.18%용액 내 알코올 부피 %=y3.1760.9818=3.1182g에탄올 부피(ml)=에탄올의질량(g)/0.789g/ml(에탄올밀도)=3.1182/0.789=3.9521mlVol%=에탄올부피/용액의부피100%=3.9521/4100%=98.8025%고찰이번 실험은 알코올성 음료를 증류하여 함량 분석 및 밀도 측정을 목표로한다. 알코올성 음료는 소주를 이용하며 정성분석으로 한다. 끓는 점의 차이를 이용한 증류로 실험을 진행하였다. 이때 시간의 단축을 위해 중탕기 위에 호일을 덮고 가열하면 외부로의 접촉을 차단하여 더욱 빠른 속도로 끓는 점을 도달시킬 수 있다.실험 후 결과를 작성할 때 보다 오차가 적은 수치 기입을 위해 내삽법을 이용하였다. 내삽법은 에탄올의 질량과 혼합물의 밀도가 선형적이라는 판단으로 사용하기에 오차가 분명 존재할 것이다. 하지만 논리적으로 근사한 값이기에 이 방법을 사용했다. 알코올 도수는 부피 퍼센트를 기준으로 한다. 우리가 알고 있는 소주의 부피퍼센트와 증류된 용액의 부피퍼센트가 예상한 값보다 높은 이유는 여러 성분의 원자가 첨가 되었기에 다르다. 따라서 여러 성분들의 영향이 오차에 기여하였다. 또한 이번 실험을 통해 불변 끓음 혼합물의 원리가 에탄올과 물의 OH로 인한 수소결합 때문에 분자간 결합으로 같이 끓게 된다는 것을 알게 되었다.Quiz80°C 보다 더욱더 높은 온도로 끓이는 것을 고찰해보았다. 이번 실험은 끓는 점의 차이로 증류를 하는 것이다. 하지만 실험에서 기준 온도보다 높게 가열할 때 물의 끓는 점에 도달하게 된다면 증류가 불가능하며 증류된 용액을 담기 위한 비커에는 물까지 포함될 것이다.참고 문헌 : Hyperlink "http://book.naver.com/search/search.nhn?query=%ED%99%94%ED%95%99%EA%B5%90%EC%9E%AC%EC%97%B0%EA%B5%AC%ED%9A%8C&frameFilterType=1&frameFilterValue=593910" 화학교재연구회, 『현대일반화학실험』, 드림플러스 ,103p

자연과학| 2020.08.20| 5페이지| 1,000원| 조회(409)

분석, 공학, 화학실험, 알코올, A+, 포도주, 대학화학

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대학화학실험 : 종이크로마토그래피에 의한 식용색소분리

종이크로마토그래피에 의한 식용 색소 분리-실험 이론 : 생략주의사항• 시료를 점적할 때는 소량씩 여러 번하며, 한번 점적한 이후에는 충분히 말려 준 후 새로 점적할 것• 점적되는 시료의 크기는 동일하게 할 것• 전개선은 반드시 연필로만 표시할 것(펜은 시료와 함께 크로마토그래피 됨)• 전개 용매는 전개선 아래까지만 채울 것실험 기구• 거름종이• 자• 가위• 핀셋• 250mL 비커• 쿠킹호일• 스키틀즈(5종)• 모세관• 1% NaCl 용액• 증류수실험 방법① 거름종이를 7cm ×8cm 로 자른다.② 밑에서 1cm 높이에 선을 긋고 6개의 점을 일정 간격으로 표시 한다. 또 그 선으로부터 6cm되는 부분에 선을긋는다.③ 5개의 스키틀즈를 호일 위에 놓고 증류수를 소량 떨어뜨려 색소가 우러나오도록 한다.④ 모세관으로 5가지의 색소를 연필로 표시한 곳에 점적한다.⑤ 비커에 시료가 잠기지 않을 정도로 전개용액을 넣는다.⑥ 거름종이를 전개액에 담그고 전개액이 거름종이의 위쪽선에 도달했을 때 거름종이를 꺼내어 용액이 이동한 거리(6cm)와 분리된 혼합물의 거리를 측정한다.⑦ 각 색소의 전개율을 구하고 색소가 2가지 들어간 스키틀즈를 알아낸다.실험 결과전개 용매가 이동한 거리6.0cm색소색소가 이동한 거리 (cm)전개율 (Rf)빨강0.40.0667주황1.10.1833보라빨강:0.4,진한파랑:0.90.0667,0.15노랑1.70.2833연두노랑:1.7,옅은파랑3.30.2833,0.55색소가 이동한 거리는 위 표를 확인하면 알 수 있다.보라색 연두색 스키틀즈 같은 경우 두 가지 색소가 검출 되었다. 이 의미는 이 두 개의 스키틀즈는 만들 때 보라색 스키틀즈는 빨강, 진한 파랑 색소가 첨가 되었고 연두색 스키틀즈는 노랑, 옅은 파랑 색소가 첨가 됨을 알 수 있다.따라서 Rf는 각 색소 별로 구해야한다.빨강 Rf=0.4/6=0.0667주황 Rf=1.1/6=0.1833보라 : 빨강 Rf=0.0667 , 진한 파랑 Rf=0.9/6=0.15노랑 Rf=1.7/6=0.2833연두 : 노랑 Rf=0.2833 , 옅은 파랑 Rf=3.3/6=0.55고찰이번 실험은 종이 크로마토그래피 실험이다. 먼저 알아야할 것은 고정상을 이용한 실험이다.따라서 Rf 전개율이 클수록 고정상에 흡착 되는 정도가 약하다는 의미를 뜻한다. 즉 Rf 값은 용해도가 아닌 흡착 정도에 관련된다.실험 시 정량적 평가 정성적 평가를 파악할 때 Rf의 값은 고유한 값으로 정성적 평가에 해당한다.실험 중 오차 요인에 기여할 수 있기에 주의해야 할 사항들이 있다.용액 전개액 경우 휘발성이 강한 용액일 때 상부를 덮고 실험을 진행해야한다.점적 시 드라이기와 같은 도구를 사용하여 실험하면 더욱 원하며 안정적인 결과를 도출할 수 있을 것이다. 시료를 묻힐 때 모세관을 이용하면 더욱 정확하며 안전한 실험이 될 수 있다. 모세관 현상을 이용해 묻히기만 해도 되기 때문이다.또한 전개액은 1cm 보다 아래 0.5cm눈금정도로 비커에 따라놓고 진행한다.선을 그을 경우에도 펜 보다는 연필이 적절하다. 잉크로 인한 색소 이동이 발생하여 구하려는 스키틀즈들의 전개울을 찾는데 어렵기 때문이다.Rf 전개율을 구할 때 실험 결과 표와 같이 연두색에서 제일 높은 Rf값이 발생했다. 이 것은 물에 대한 친화도는 반대로 높다는 것을 알 수 있다. 전개율이 가장 낮은 빨강은 그렇다면 물에 대한 친화도가 낮다고 판단 가능하다.보라색 연두색 스키틀즈는 결과로 두가지 색소가 검출 되었다. 이것은 초기에 스키틀즈를 만들 때 두 가지 색소를 첨가하였다고 타당하게 추측 가능하다.결과적으로 이번 실험 크로마토그래피로 구성된 색소의 종류가 파악 가능하며 고정상 실험에서 Rf 전개율로 물에 대한 친화도도 알 수 있다.참고 문헌 : Hyperlink "http://book.naver.com/search/search.nhn?query=%ED%99%94%ED%95%99%EA%B5%90%EC%9E%AC%EC%97%B0%EA%B5%AC%ED%9A%8C&frameFilterType=1&frameFilterValue=593910" 화학교재연구회, 『현대일반화학실험』, 드림플러스 Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1591946" 흡착크로마토그래피 (화학용어사전, 2011. 1. 15., 화학용어사전편찬회, 윤창주) Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=294040" 분배 크로마토그래피 [partition chromatography] (식품과학기술대사전, 2008. 4. 10., 한국식품과학회) Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=296098" 이온교환 크로마토그래피 [ion exchange chromatography] (식품과학기술대사전, 2008. 4. 10., 한국식품과학회) Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=606276" 사이즈 배제 크로마토그래피 [──排除──, size exclusion chromatography] (화학용어사전, 2011. 1. 15., 화학용어사전편찬회, 윤창주) Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=297083" 친화 크로마토그래피 [affinity chromatography] (식품과학기술대사전, 2008. 4. 10., 한국식품과학회)

자연과학| 2020.08.20| 5페이지| 1,000원| 조회(1,198)

크로마토그래피, 공학, 화학실험, A+, 대학화학

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대학화학실험 : 아스피린 합성

아스피린 합성실험이론 : 생략주의사항살리실산아세트산 무수물인산중탕기아스피레이터, 뷰흐너 깔때기, 가지달린 삼각플라스크50ml 삼각 플라스크메스실린더(10ml, 50ml)250ml 비이커유리막대여과지실험기구 및 시약살리실산아세트산 무수물인산중탕기아스피레이터, 뷰흐너 깔때기, 가지달린 삼각플라스크50ml 삼각 플라스크메스실린더(10ml, 50ml)250ml 비이커유리막대여과지실험 방법살리실산 2g을 50ml 삼각플라스크에 넣는다삼각플라스크에 아세트산 무수물 5ml와 인산 10방울을 가한다물중탕으로 삼각플라스크를 10분간 가열한다 (250ml 비커를 이용한다)증류수 2ml를 플라스크에 천천히 가하여 아세트산 무수물을 분해시킨다(이때, 아세트산의 증기가 발생하는지/냄새가 나는지 관찰)아세트산의 증기가 더 이상 발생되지 않으면 중탕기에서 꺼내 증류수 20ml를 가해 결정화를 도운 후 유리막대로 저으며 얼음물에서 5분 냉각시킨다빈 여과지에 연필로 조 번호를 쓰고 질량을 잰다아스피레이터를 이용하여 아스피린을 걸러준다여과지를 건조기에서 완전 건조시킨다 (약 5분)아스피린의 질량을 측정한 후 수득률을 계산한다실험 결과얻은 아스피린의 질량 : 2.23g살리실산의 몰 수 (살리실산 Mw = 138.12)몰수=질량/Mw살리실산의 몰 수아세트산무수물의 몰 수 (d=1.08g/mL, 아세트산무수물 Mw = 102.09)한계반응물은?완전한 반응이 일어나면 살리실산은 남지 않게 된다. 따라서 한계 반응물은 살리실산이다.아스피린의 이론 질량 (아스피린 Mw = 180.157)한계 반응물 살리실산의 몰수와 동일이론질량수득률(%) =고찰먼저 오차 분석을 하면 수득률은 76.685%가 나왔다. 건조 상태가 큰 영향을 미쳤을 것이라 판단한다. 아무래도 실험 수업의 특성상 ,혹은 예비 실험 특성 상 오랜 시간을 진행하기 어려운 환경이기 때문인데 이상적으로는 하루 더 길게는 며칠동안 아스피린을 건조시키는 것이 옳다. 또한 여과 과정의 문제이다. 정밀한 여과 장치, 이를테면 감압 여과기를 사용한다면 물을 더 잘 걸러내기에 오차 개선에 도움이 될 것이다. 다른 이유로는 실험 중 실험 기구 및 장치에 반응물들이 묻을 가능성이 있고 완벽한 반응이 이루어지지 않았을 수 있고 질량 부피 측정의 정밀함이 부족할 수 있다.실험 과정 중 촉매인 인산을 사용하였다. 정촉매로 사용하기 위해서인데 만약에 다른 촉매로 사용하였다면 반응 중 필요한 온도 조건을 유지하기 힘들다.아세트산 무수물이 담긴 플라스크를 가열하는 이유는 살리실산에 아세트산 무수물을 넣을 때 아스피린을 만드는 반응이 흡열 반응이므로 정반응을 일으키기위해서다.Quiz아세트산 무수물 대신 아세트산을 사용하여 실험하지 않은 이유는 역반응이 발생하는 것을 방지하기 위해서다. 아세트산을 이용하여 아스피린 합성을 한다면 물이 생성되어 빠져나올 수 있다. 이 물로 인해 아스피린의 기수 분해가 발생할 수 있다. 따라서 아세트산 무수물을 사용하면 살리실산이 아세트산 무수물과 에스테르 결합을 할 시에 물이 생성되지 않아 아스피린 수득률이 높아지는데 큰 역할을 하게 된다.참고 문헌 : Hyperlink "http://book.naver.com/search/search.nhn?query=%ED%99%94%ED%95%99%EA%B5%90%EC%9E%AC%EC%97%B0%EA%B5%AC%ED%9A%8C&frameFilterType=1&frameFilterValue=593910" 화학교재연구회, 『현대일반화학실험』, 드림플러스

자연과학| 2020.08.20| 3페이지| 1,000원| 조회(237)

아스피린, 공학, 화학실험, A+, 아스피린합성, 대학화학

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대학화학실험 : 산소의 제조와 기체상수

산소의 제조와 기체상수실험이론 : 생략주의사항① 유리관의 구부러진 부분은 깨지기 쉬우므로 큰 힘을 가하지 않고 아주 천천히 돌려가며 끼운다② 실험 전 클램프가 열려있는지 반드시 확인한다③ 연결 부위가 새지 않는지 확인한다④ KClO3 을 가열할 때 불꽃을 골고루 옮겨서 가열해준다⑤ 실험이 끝난 후 가열한 시험관을 만질 때는 반드시 목장갑을 사용한다실험 기구• 염소산 칼륨(KClO3)• 이산화 망간(MnO₂)• 500ml 삼각플라스크• 250ml 비이커• 100ml 메스 실린더• 시험관(지름 25mm)• 온도계• 테프론 테이프• 유도관 (ㄱ자 유도관)-A,B• 일자 유리관• 고무관• 고무마개• 클램프실험방법① 0.2g KClO3와 0.01g MnO2를 시험관에 넣고 무게를 측정한다② 삼각플라스크에 유도관 A의 끝만 잠길 정도로 물을 채운다③ 클램프를 연 상태에서 유도관 B를 입으로 불어 유도관 A와 고무관에 물을 채운 후 다시 클램프로 막는다(이때 흘러나온 물은 버리고 비커의 물기를 제거한다)④ 연결 부위가 새지 않도록 ①의 시험관을 장치에 연결한다⑤ 클램프를 열고 유도관 A에 물이 차있는 것을 확인 한 뒤 시험관을 가열한다⑥ 기체가 더 이상 발생하지 않을 때 가열을 종료한다⑦ 비커에 모인 물의 부피와 온도를 측정한다⑧ 시험관을 실온까지 식힌 뒤 무게를 측정한다⑨ 생성된 산소의 부피를 표준 조건으로 보정하여 이상기체 상태 방정식에 적용하고 기체상수를 구한 다음, 오차(%)를 계산해본다실험 결과• 발생된 산소의 부피 = 비커 안의 물의 부피• 집기병의 온도 = 산소 기체의 온도 = 물의 온도 (온도는 절대온도로 변환하여 사용, 0℃ = 273K) • 집기병의 압력(1atm) = 수증기의 부분 압력 + 산소의 부분 압력 (표 B6-1. 온도에 따른 물의 증기압 참고)• 대기의 압력은 STP와 같다고 가정한다 (1atm = 760mmHg)표의 빈칸 채우기-발생된 산소의 무게=32.1904-32.0633=0.1271g-물의 증기압 (at 20 )= 17.5 mmHg- 산소의 부분압=760-17.5=742.5mmHg2. 실제조건 (20℃, 1atm)-생성된 산소 몰수-생성된 산소 부피의 이론값 (at 20 ),실제값 : 90mL-기체상수(R)-오차율STP에서 계산 (STP : 0 ℃(=273K), 1atm)- 표준조건(STP)으로 보정한 산소의 부피>>- 생성된 산소부피의 이론 값 (at STP)=0.08946L=89.46mL (n=3.972)이 때 필히 단위 환산을 위해-기체상수(R)따라서.-오차율=7.87% 동일고찰위 실험에서 이론 상 기체 상수는 0.0082 atmL/molK 이지만 실제 실험으로 얻어낸 기체 상수 값은 0.07555atmL/molK 로 오차율 7.87%로 확인할 수 있다.여기서 오차는 이론상의 원인과 실험에서 원인으로 볼 수 있다우선 이론적 원인은 실험식에서 설정한 기체는 이상기체가 아니다. 이상기체 상태 방정식 PV=nRT 를 만족하는 기체는 이상 기체로 분자 자체의 크기를 갖지 않아 절대온도 0K 일 때 부피가 0이고 분자간의 충돌에 의한 에너지 손실이 없는 완전 탄성체이다. 그 부피는 온도에 비례한다. 실험한 기체는 분자간 인력과 반발력이 작용해 이상기체 상태방정식을 사용할 수가 없다. 만약 이상기체와 유사한 값을 갖게 하기 위해서는 온도를 높이되 압력을 낮추는 방법이 있다.실험 과정에서 오차원인을 분석하자면 비커의 건조 상태가 이상적으로 건조 되어있지 않다면 이 부분에서 오차를 기여할 수 있다. 또한 실험자가 무게 측정을 할 경우의 오차 기여 가능성과 실린더에 원하는 높이와 정확한 눈금이 맞는지의 오차기여 등을 포함해 여러 요인이 있을 것이다.이론적 고찰로 시약병에 발생한 기체의 부피를 대기압과 증기압의 차이로 계산이 가능했던 이유는 돌턴의 부분압력 법칙을 이용했기 때문이다. 시약병에 발생한 기체 뿐 아니라 증기압도 들어있기 때문에 이 두가지를 합쳤을 때 대기압이 된다. STP조건에서 기체상수, 오차를 구할 때 기체 상수와 오차가 동일하게 나오는 것은 기체 법칙을 고려했을 때 타당하다.실험 시 주의해야 할 사항은 시험관이 실온으로 수렴하기 전에 부피를 측정할 경우 PV=nRT 방정식을 통한 정확한 유도가 불가능하여 원하는 실험 값을 구할 수 없다. 유도관의 한 부분만 잠기게 설정을 하는 것도 주의해야한다. 마지막으로 단위 환산 인자를 고려하여 올바른 단위로 나오는지 필히 확인해야한다.참고 문헌 : Hyperlink "http://book.naver.com/search/search.nhn?query=%ED%99%94%ED%95%99%EA%B5%90%EC%9E%AC%EC%97%B0%EA%B5%AC%ED%9A%8C&frameFilterType=1&frameFilterValue=593910" 화학교재연구회, 『현대일반화학실험』, 드림플러스 ,69p

자연과학| 2020.08.20| 5페이지| 1,000원| 조회(308)

화학실험, 산소, A+, 대학화학, 산소의제조와기체상수

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기계공학- 열역학,유체역학,마찰계수 실험

ReportMeasurement of Friction Coefficient마찰계수 측정 실험*ObjectivesTo measure the friction coefficient of a flow in round tube as a function of Reynolds number (Re)*Fluid Flow and Friction Coefficient• Profiles of velocity and shear stress (for fully developed flow in round tube)• For laminar flow• Pressure DropDimensional Analysis• Darcy Friction Coefficient (in Fluid Mechanics, pressure loss)- Laminar Flows• Fanning Friction Coefficient- Used mainly in Heat Transfer, fluid friction• Churchill’s Equation (Laminar and Turbulent Flows)*Experimental Apparatus-Flow Meter:Floating type(Rota-meter)Variable cross-sectional area in vertical directionForce balance (Drag + Buoyancy = Weight)Flow rate by the location of float2 units with different ranges (0.06 8 liter/min)-Test Tube:Stainless steel tube (11 mm ID)Pressure drop measurement for 1 m length-Differential ManometerStrain-gauge typeIndication of pressure difference on LCD panelBetween (10,000 Pa)and(+10,000 Pa)-DC Power SupplyDC 24V for dth the differential manometer. Open the two valves so that the pressure should be same for the two ends. Confirm the output value of the differential manometer.3)Open completely the bypass valve with all valves of the flow meters closed, and then turn on the pump to circulate water through the bypass circuit from the reservoir4)Set the water flow rate at a desired level with the control valve of the flow meter. If the target level is not reached, close the bypass valve gradually.(Note) IF the bypass valve is closed and water flow rate is low, the pump may get over-heated and finally shut-down.)5)Measure the pressure drop after opening the valves between the test section and differential manometer.6)Repeat the procedure at increased levels of flow rates and pressure drops in the range of Reynolds numbers between 200 and 15000.ResultsExperimental dataRoom Tempurature : 25 oCtest no1234567flowrate(l/min)0.20.40.60.81.01.21.6flow rate (m3/sec)0.00000330.00000670.00001000.00001330.00001670.515.863144.833773.805031.73test no8910111213flowrate(l/min)1.82.02.22.63.03.4flow rate (m3/sec)0.00003000.00003330.00003670.00004330.00005000.0000567velocity (m/s)0.3160.3510.3860.4560.5260.596water temperature32.632.833.133.633.834.1pressure drop (pa)*************17530Reynolds Number5660.696289.666918.638176.569434.4910692.42test no1414151617flowrate(l/min)3.83.84.24.65flow rate (m3/sec)0.00006330.00006330.00007000.00007670.0000833velocity (m/s)0.6660.6660.7365848610.8070.877water temperature34.334.334.634.735pressure drop (pa)*************085Reynolds Number11950.3544611950.3544613208.2914466.2215724.15*Discussion1)Plot the friction coefficient as a function of Reynolds number, and explain the laminar-to-turbulent transition of flow.원형관 내 유동(파이프 유동)에서 레이놀즈 수에 따라 마찰 계수를 그래프와 같이 세 가지 방식으로 구했다. Re 수 2100 이하는 층류, 2100부터 4000사이는 천이, 4000이상은 난류로 구분했다. 이 세 가지 구간으로 온도에 따른 밀도,점도와 유량을 적용시킨 표와 비교하였을 때 Test no.3 까지는 층류로 파악할 수 있다. Test no.4~6까지 천이 상태로 확인할 수 있으며 Test no.7부터는 모두 난류 구간으로 알 수 있다.Reyno따라 마찰 계수는 기울기가 낮아지는 그래프 개형을 확인할 수 있다. 이 것은 세 차트 모두 동일하다. 또한 천이 구간으로 정의한 구간에서는 그래프가 급격히 낮아짐을 볼 수 있음에 앞서 말했듯이 천이 구간의 정확한 특성을 알 수 없다고 말한 것이 충분히 타당하다. 실험의 여러 변수로 이론적으로 정의한 층류-천이-난류 구간이 정확히 구분을 명확히 못한다는 점은 맞으나 그래프로 보았을 때 충분히 근사하며 실험이 충분히 이론을 뒷받침하는 것은 타당하다고 판단된다.2)Discuss the accuracy of experimental data and the reliability of experimental results.1) 의 결과에 명시하였듯이 여러 변수로 레이놀즈 수로 인한 세 구간의 정의가 조금 다를 수있다. 우선 레이놀즈 수를 구함에 있어 이론 식 밀도, 유속, 관내 지름 , 점도의 변수를 이용하여 엑셀로 선형보간을 이용하여 구하였다. 우선 실험 시에 온도를 측정 할 때 디저털 신호가 불규칙적으로 변함에 따라 정확한 온도 측정은 다소 무리가 있었다. 유속은 부자식 유량계를 이용하여 구하였는데 유량을 조절할 때 구슬을 이용하여 눈금을 확인했다. 여기서 당연히 아날로그 형태를 사람의 시각으로 피악함에 오차를 충분히 발생시킬 수 있는 요인이라고 판단했다. 또한 구슬을 원하는 유량 높이에 고정을 하였을 때 구슬이 자체적으로 불안정하게 위아래로 움직였다. 이것이 실험의 오차를 발생시켰다.마찰 계수를 측정함에 오차를 발생시킨 변수로는 차압이라고 판단했다. 그 이유는 차압계를 조절함에 있어서 원하는 유량을 맞췄을 때 디지털 신호로 나오는 차압의 숫자가 정확하게 고정되는 것이아니라 크게 10단위로 불규칙하게 바뀌었다. 또한 영점을 맞출 때 시작점의 차압으로 인한 오차도 있을 것이라고 예측한다. 그리고 많은 실험으로 관내 조도가 커졌을 것이라고 예측하였다. 관 내 조도로 분명 정확한 레이놀즈 수에 따른 마찰계수 파악이 정확하지 않음 또한 오차의 이유이다.3) Suggest yo소를 목적으로 한 유량계 교체였다. 디지털 신호로 유량을 변화시킬 수 있기 때문에 부자식 유량계 보다는 오차가 감소할 것이다. 부자식 유량계는 구슬의 진동으로 인해 정확한 유량 변화가 힘들었지만 디지털 유량계로 교체하였을 때 보다 정확한 유량 파악 및 변환이 용이할 것으로 기대된다.두 번째로 많은 실험으로 인해 파이프 내에 미세하게 물이 남아있을 것으로 예측하여 그에 따라 잔여유량으로 실험 오차가 발생했을 것이라고 판단했다. 정확한 실험을 위해서는 관내 잔여물을 모두 제거하고 시작하는 것이 맞지만 시간적인 문제로 한계가 있다.세 번째로는 기구들의 노후화이다. 많은 실험으로 충분히 노후화 되었을 것이라고 판단된다. 앞서 말했듯 파이프 내에 충분히 오차를 발생시킬 수 있는 조도가 생겼다고 판단된다. 만약 조도를 변수로하여 실험을 하면 가능하지만 정밀한 실험은 사실상 불가능하다고 판단되기 때문에 파이프 교체가 필요하다고 판단했다. 펌프와 차압계 또한 노후화 때문에 충분히 오차를 만들 수 있는 기구라고 생각되며 교체를 하면 전 보다 정밀한 실험이 될 것이다.4)Describe anything else you found in the experiment.이번 실험은 차압, 유량을 통해 구한 유속 그리고 온도를 이용하여 수식적으로 구한 레이놀즈 수에 따른 마찰 계수 파악이다. 이론적으로만 파악했던 것들을 실험을 통한 관찰로 물리적인 이해를 하게 되었다. 레이놀즈 수로 설정한 층류 천이 난류 구간에 따른 마찰 계수가 정밀하지 못했다. 사실 그래프로 보았을 때 기울기가 급격히 내려가는 구간 또한 레이놀즈 수가 증가함에 따라 일정한 값으로 수렴하는 것은 성공적인 실험이지만 수치적으로는 오차가 있던 실험이다. 여기서 3)에서 기구 교체로 정밀한 실험을 하는 것이 아니라 기존에 기구들로 보다 정밀한 실험을 어떻게 해야할지 고찰해보았다. 우선 Moody chart의 적극적 활용이다. 이 chart에서는 관내 조도 즉 파이브 내 거칠기 또한 변수로 가지고 있다. 파이프 내에 조도를 정다.

공학/기술| 2020.05.29| 13페이지| 1,000원| 조회(196)

열역학, 실험, 기계공학실험, 유체역학, 마찰계수

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