유체역학 비중측정실험 결과

소개글

유체역학 비중측정실험

목차

1. 실험목적
2. 실험장치
3. 관련이론
4. 실험 방법
5. 주의사항
6. 시험 결과

본문내용

1. 실험목적

수은, 사염화탄소, 등유 등 여러 가지 유체의 비중을 측정한다. 항온수조 내의 유체를 가열하여 온도의 변화에 따라 비중이 어떻게 변화는지를 측정하고 그에 따른 변화 추이를 알아본다.

2. 실험장치

(1) 유리관
(2) 버너
(3) U자관
(4) 유체(증류수, 사염화탄소, 등유 등)
(5) 스포이드
(6) 하이트게이지
(7) 항온수조
(8) 온도계

3. 관련이론

(1) 밀도 (density, p)
밀도는 유체 1m³가 가지는 질량을 의미한다 , 따라서 밀도의 단위는 국제단위계에서
[밀도] = [kg/m³]이고 공학단위계의 경우 다음과 같이 변환될 수 있다.

1[kg/m3]= 1[1/9.8 × kgf × s²/m × 1/m³] = 1/9.8 × [ kgf × s²/m / m⁴]

(2) 비중량(specific weight. r)

비중량은 유체 1m³이 가지는 중량(힘)을 의미한다. 공학단위계의 경우 다음과 같이 변환될 수 있다.
1[N/m³] = 1×[kgm/s² × m³ ] = 1×[1/9.8 × kgfs²/m × m/s² × m³] = 1/9.8[kgf/m³]

(3) 비체적(Specific Volume, v)

유체 1kg이 가지는 부피를 의미한다.
[비체적] = [1/밀도] = [m³/kg]

(4)비중

비중은 어떤 물질의 밀도와 표준 상태의 물이 가지는 밀도의 비를 의미한다. 따라서 다음과 같은 관계가 성립한다. 비중은 차원이 없는 무 차원 양이다.

비중 = S = ɼx / ɼwater = Px / Pwater

(5)비중 측정의 원리 (U자관의 원리, 3장에서 다룸
U자관의 물리적원리 : U자관에 한 종류의 액체를 넣으면, 각 용기의 액면의 높이는 용기의 관의 굵기나 형태에 관계없이 모두 같아진다. 이것은 정지한 유체에는 압력만이 작용하며 이 압력은 어느 방향으로나 일정하다는 파스칼의 원리로 이해할 수 있다. 예를 들어 〔그림〕에서와 같이 관 A′으로 연결된 2개의 용기에 물을 넣고 A용기의 관의 넓이를 s라고 할 때 밑면에 작용하는 힘은 대기압을 빼면 F＝ρghs(ρ는 물의 밀도)이며, 압력은 p＝F/s＝ρgh이다. 한편 B용기에서는 사선부분의 물의 무게만이 밑면에 작용하며 그 나머지 부분의 무게는 용기의 측벽이 지탱하게 된다. 따라서 밑면의 넓이를 s라고 하면 작용하는 힘 F＝ρghs는 A보다 크지만 압력은 p＝F/s＝ρgh이다. 2개의 용기를 연결하고 거기에 물을 넣었을 때 A′면에서의 좌우 압력은 같으므로 p＝p가 된다. 따라서 h＝h이며, 결국 관의 굵기나 형태에 관계없이 같은 종류의 액체일 경우에는 그 높이는 같다. 이처럼 연통관에 액체를 넣으면 각 관의 밑면에 작용하는 압력이 같아지도록 액체의 높이가 서로 조절된다.

참고 자료

없음