액체의 물성 예비레포트

목차

1. 실험 목적

2. 바탕 이론
(1) 물성 (Material property)
(2) 응력 (Stress)
(3) 뉴턴의 점성 법칙 (Newton's law of viscosity)
(4) 뉴턴 유체 (Newtonian fluid)
(5) 하겐-푸아죄유 방정식 (Hagen-Poiseuille’s equation)
(6) 오스트발트 점도계법 (Ostwald’s Viscometer law)

3. 기구 및 시약
(1) 실험 기구
(2) 실험 시약

4. 실험 방법

본문내용

1. 실험 목적

- 액체의 물성에 대해 이해한다.
- Ostwald 점도계를 이용하여 액체의 점도를 측정하고 Poiseuille 식을 이용해 농도별 점도를 계산하며, 비중병을 이용해 액체의 밀도를 측정한다.
- 농도가 점도와 밀도에 어떠한 영향을 미치는지 알아본다.

2. 바탕 이론

(1) 물성 (Material property)

물성이란 물질의 고유한 성질로 구성 원소나 배열 방식, 결정 구조 등에 따라 다양하게 나타난다. 물성은 그 범위가 매우 넓으며 전기적 물성, 기계적 물성, 열역학적 물성, 자기적 물성, 진동 관련 물성 등의 분야로 세분화할 수 있다.
본 실험에서 다루게 되는 물성은 크게 점도, 밀도, 농도이다.

① 점도 (Viscosity, mu)

점도를 이해하기 위해서는 점성에 대해 알아야 한다. 점성이란 형태가 변화할 때 나타나는 유체의 저항으로 맞닿아있는 표면끼리 서로 떨어지지 않으려고 하는 성질이다. 외부 힘 등에 의한 변형에 저항하는 특성으로 이때 작용하는 힘을 전단응력이라고 한다. 점도란 유체가 흐를 때 발생하는 내부적 마찰이나 저항으로 흐르기 어려운 정도를 나타내는 것으로 간단히 말해 유체의 끈적거리는 정도를 물리적 단위로 표현한 물리량이다. 이러한 점도는 점성의 크기를 나타내는 고유의 상수이기도 하며 하나의 유체 층이 다른 층을 지날 때 받는 저항을 말한다.

기체의 경우 온도가 증가하면 점성이 커지며 액체의 경우 온도가 증가하면 점성이 작아진다. 점성은 유체 내의 분자 간 상호작용하는 힘에 의해 생기며 기체와 액체 모두 온도가 증가할수록 분자운동이 활발해진다. 액체는 저온에서도 분자 간의 거리가 가까운 편이므로 상호작용력이 크게 나타나 온도가 감소할수록 점성이 증가한다. 반면 기체는 고온이 되었을 때 운동을 활발히 하며 분자 간의 상호작용 확률이 증가할 수 있기 때문에 온도가 증가할수록 점성이 증가하는 것이다.

참고 자료

2020 1학기 단위조작이론및실험1 실험노트
안전보건공단 화학물질정보 MSDS, “”
James O. Wilkes, “화학공학 유체역학”, 사이플러스, 13-17p (2020)
Yunas A. Cengel 외 1인, “유체역학”, McGraw-hill Korea, 220-221p (2005)
정우식 외 12인, “디스플레이 화학공학실험”, 아진, 24-26p (2007)