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[물리화학실험] 오스트발트 점성도계 및 공 낙하법 예비 및 결과
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1. 실험 제목 - 오스트발트 점성도계 및 공 낙하법
2. 실험 목적
오스트발트 점성도계를 이용하여 점도를 측정하고, 점도와 온도와의 영향을 규명한다.
3. 이론 및 배경
점성도란 액체 한 층이 다른 층을 지나 이동할 때 겪는 저항을 점성도라고 한다. 유체의 점성 정도를 나타내는 중요한 값으로, 흐름방향 x축에 직각인 y축 방향에서 유속 에 변화가 있을 때 x축에 평행인 면 안에 유체의 속도기울기에 비례하는 변형력 X=∂/∂y가 작용한다. 이때 비례상수 가 점성도이다.
원형의 관 속에 들어 있는 액체 기둥은 동심층, 즉 동심 원통의 액체들로 이루어져 있다고 간주할 수 있다. 관 속을 흘러갈 때 벽에 가장 가까운 층은 액체가 관의 표면을 적신다면 정지해 있다. 이보다 안쪽에 있는 여러 층들은 자신의 바로 바깥쪽에 인접해 있는 층보다 더 빨리 흐르며, 이때 흐름의 속도는 관의 중심부로 갈수록 빨라진다. 이런 흐름을 층류라 하며, 일반적으로 층류의 특징은 소용돌이나 난류가 생기지 않는다는 것이다. 이런 형태의 흐름을 이론적으로 취급할 때는 액체가 가상적인 동심원통들의 이동을 방해하는 성질을 가지고 있는 것으로 간주한다. 이 마찰의 크기가 액체의 점성도를 결정해 준다. 액체에 1㎠당 1 dyne의 힘을 가할 때 서로 1㎝ 떨어져 있는 두 평행한 액면들이 1초당 1㎝의 상대속도로 서로 흘러 지나가게 되면, 이때 그 액체의 점성도를 1 poise라고 정의한다. 점성도는 보통 희랍 문자 (eta)로 나타낸다.
1)오스트발트 점성도계
모세관 속의 유동에 관한 ＜푸아죄유의 법칙＞에 기초를 둔 것으로, 어떤 압력으로 모세관을 통해 액체를 밀어내어 그 유출액량과 압력의 관계로부터 점성도를 구하는 것이다. 모세관점성도계중에서 가장 일반적인 것은 독일의 F.W. 오스트발트가 고안한 오스트발트 점성도계인데, 이는 유리로 만든 U자관으로 B부분이 모세관이다〔그림〕. C로 유입시킨 시료를 다른쪽 끝에서 빨아올려 A를 채운 다음 저절로 흘러 내리게 한다.
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2014.01.20
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