물리화학실험 - 점도측정
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1. 실험의 목적
유체의 기본 특성인 점도에 대해 이해하고, 점도계의 사용방법을 안다.
2. 이론 및 원리
■점성
점성이란 간단히 요약해 말하자면 유체의 움직임에 대한 저항을 말한다.
점성은 액체뿐만 아니라 적지만 기체에도 있는데 이것은 유체 특유의 성질이다.
기체가 들어있는 두 부위를 약한 압축하면 변형하지만 누르는 힘을 제거하면 원상태로 돌아오는 성질이 있다. 운동하는 액체나 기체 내부에 나타나는 마찰력이므로 내부마찰이라고도 한다. 이 마찰력은 유체 각 부분이 서로 다른 속도로 운동할 경우에 그 속도가 균일하게 되도록 작용하는 힘으로 나타난다. 예를 들면 물 분자가 상대적인 운동을 할 때 분자 간 또는 물 분자와 고체경계면 사이에 마찰력을 유발시키는 물의 성질을 말하며, 이것은 물 분자 간의 응집력 및 물 분자와 다른 분자 간의 점착력 등 상호작용에 의하여 나타난다. 물 내부에 상대운동이 있으면 점성 때문에 경계면에서 운동에 저항하는 내부마찰이 작용하여 상대운동은 차차 감소한다. 이처럼 유체의 점성 때문에 나타나는 힘을 점성력이라 한다.
기름 등 액체는 일반적으로 기체보다 점성이 크다. 또 액체의 점성은 온도가 높아지면 줄지만 반대로 기체는 증가한다.
■점도
점도(Viscosity)는 유체의 끈끈한 정도를 나타내는 물리적 단위이다. 전단응력(shear stress)와 전단율 (shear rate)의 비율로 표현된다. 외부에서 가해지는 힘(스트레스)에 저항하는 정도를 말한다. 막대기로 점도가 서로 다른 유체를 휘젓는 것으로 그 저항(점도) 을 비유할 수 있다. 점도는 역학점도(dynamic viscosity)또는 절대점도 (absolute viscosity) 라고도 부르기도 하는데 이는 동점도(kinematic viscosity)라는 정의가 서로 다른 용어와 구분하기 위한 것이다.
동점도는 점도를 그 유체의 밀도(density)로 나누어 주는 정의를 따른다. 즉,
kinematic viscosity = dynamic viscosity/density
이는 점도(절대점도, 역학점도)가 흐르는 유동상태에서 그 물질의 운동방향에 거슬려 저항하는 끈끈한 정도를 절대적으로 크기로 나타냄에 반해 , 동점도는 얼마나 유동성이 좋은가 즉 잘 흐를 수 있는 정도를 나타내는 상대적 지표가 된다. 동점도가 작을수록 잘 흐르게 된다.
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