[화공실험]압력변화에 따른 유동성 점도측정 실험 보고서

목차

1. 이론
1-1. 점도(Viscosity) 의 의미와 단위
1-2. Newtonian fluid과 Non-newtonian 유체의 종류
1-3. 시간에 따른 점도 변화가 존재하는 유체

2. 실험결과 및 고찰
2-1. 실험 결과
2-2. 점도측정을 할 때 고려해야할 사항
2-3. 측정 도구

본문내용

1. 이론
1-1. 점도(Viscosity) 의 의미와 단위
점도는 흐름에 대한 내부 및 마찰저항의 정도로 정의된다. 꿀과 물을 비커에 놓고 비커를 엎으면 물은 순식간에 다 쏟아져서 비커를 다시 세워도 거의 남아 있지 않게 된다. 그러나 꿀의 경우 비커를 엎는다 해도 다시 세우면 꿀이 대부분 그래도 남아 있는 것을 확인 할 수 있다. 꿀은 물보다 흐름에 대한 저항, 즉 점도가 크기 때문이다.
두 개의 긴 고체 평면 사이에 유체 박막(thin film)이 들어 있다고 하자. 위에 있는 판을 속도 v_0로 오른쪽방향으로 일정하게 움직이려면, 판 사이 유체의 마찰을 극복하기 위한 힘이 필요하다. 이 힘은 속도, 판 크기, 유체의 종류, 판 사이의 거리에 따라서 달라진다. 이 힘을 판의 단위 면적당 기준 힘 (전단응력 τ로 정의) 으로 측정하면 판 크기의 영향을 배제 할 수 있다. 실험을 통해 확인된 바로는, V。가 작을 때 판 사이 유체의 속도구배(Velocity profile)는 직선이 된다. 즉, V= (v_0 y)/y_0 이다. 따라서, σ=(직각 좌표에 대한 전단 속도)=dV/dy=v_0/y_0
또한 대부분의 유체에 대하여 이러한 실험결과를 τ대 dV⁄dy 의 그림으로 나타내면 편리하다. 여기서는 dV/dy 가 단순히 속도를 거리로 나눈 값이지만, 복잡한 형태에서는 한 점에서 속도/거리 비의 극한값이다. 이 값을 전단속도(shear rate), 변형속도(rate of strain), 또는 전단변형속도(rate of shear deformation) 라 하지만 다 같은 의미이다. 실험결과로부터 네 가지 곡선을 그림에 나타내었는데, 모두 자연계에서 관찰 가능하다. 자연계에서 가장 일반적인 거동은 원점을 통과하는 직선으로 나타낸 것이다. 이 직선은 다음 Newton 의 점도 법칙으로 기술되기 때문에 뉴튼 거동(Newtonian behavior) 이라 한다.

참고 자료

Goods PDF brochures inert silicones, gelest,2013
https://en.wikipedia.org/wiki/Viscosity
https://en.wikipedia.org/wiki/Pitch_drop_experiment
Einstein, A. (1906). "Eine neue Bestimmung der Moleküldimensionen". Annalen der Physik. 19 (2): 289.
Thomas, D. G. (1965). "Transport characteristics of suspension: VIII. A note on the viscosity of Newtonian suspensions of uniform spherical particles". J. Colloid Sci. 20
Kitano, T.; Kataoka, T.; Shirota, T. (1981). "An empirical equation of the relative viscosity of polymer melts filled with various inorganic fillers". Rheologica Acta. 20
https://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_cell
https://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_cell#Proton_exchange_membrane_fuel_cells_(PEMFCs)
https://www.knrec.or.kr/energy/fuelcell_summary.aspx