침강분석에 의한 입자크기 측정실험_결과레포트 [A+]

소개글

침강분석에 의한 입자크기 측정실험_결과레포트 [A+]에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. Abstract
2. Experiment
3. Result & Discussion
4. Conclusion
5. Reference

본문내용

포함된 입자의 양은 점점 적어지기 때문에 그 직경이 점점 감소한 것이라고도 생각할 수 있다.
다음으로 Fig 8은 시간에 따른 입자의 종말속도를 나타낸 그래프인데, 이 역시 시간이 지남에 따라 종말속도가 점점 감소하는 것을 볼 수 있다. 종말속도는 유체 속을 자유낙하하는 물체가 중력가속도 g 에 의해 더 이상 빨라지지 않고 속도가 일정하게 유지되는 운동을 할 때의 속도를 의미한다. 시간이 지날수록 입자는 자유낙하하며 빠르게 침강하기 때문에 종말속도는 빠르게 0으로 수렴하게 된다.
또한 Fig 7과 8을 통해 직경과 종말속도는 비례관계라는 것을 유추할 수 있다.
마지막으로 시간에 따른 적산분포와 입자의 크기에 따른 적산분포 그래프를 그려보자.
Fig 9. 시간에 따른 적산분포 그래프
Fig 10. 입자의 직경에 따른 적산분포
먼저 Fig 9를 보면 시간이 지남에 따라 적산분포는 현저히 감소하는 것을 볼 수 있다. 30분과 60분의 실험에서 모두 빈 튜브+시료의 질량이 빈 튜브의 질량보다 0.001g 더 작게 나오는 오차가 있었기 때문에 적산분포값 또한 (-) 값을 가진다. 이번 실험에서 시간이 지남에 따라 입자는 점점 가라앉아 피펫에서 빨아들인 용액에 포함된 의 입자양은 점점 감소했기 때문에 적산분포 또한 점점 감소해 원래대로라면 0에 수렴해야 한다. 미세한 오차의 발생 때문에 (-)에까지 도달했지만 점점 감소하는 것은 옳은 방향이었기 때문에 비교적 정확히 실험했다고 할 수 있다.
또한 Fig 10.은 입자의 직경에 따른 적산분포의 그래프는 직경이 증가할수록 적산분포 또한 증가하는 추세를 보였다. 이는 시간이 지날수록 는 점점 피펫 아래로 가라앉게 되어 채취한 용액 속에 들어있는 입자는 점점 감소하기 때문에 직경도 감소하고, 종말속도와 적산분포 또한 감소하기 때문이다. 적산분포는 건조된 의 질량을 초기에 넣어 주었던 5g의 질량으로 나누어 준 값이기 때문에 건조된 질량이 감소할수록 당연히 의 직경도 작아지고, 적산분포 값도 작아지게 되는 것이다.
4. Conclusion
이번 실험은 Andreasen 피펫을 이용해서 순수한 물에 녹지 않는 불용성 물질인 을 물과 섞은 용액을 침강시킨 후, 시간이 지남에 따라 10ml씩 추출해서 건조기에 건조시킨 후 시료의 질량을 측정함으로써 시간에 따른 시료의 질량 변화에 따른 입자의 직경과 종말속도, 적산분포를 비교해보는 실험이다.
먼저 시간이 지남에 따라서 입자는 가라앉아 추출한 용액 속의 는 점점 감소하기 때문에 직경과 종말속도는 감소한다. 또한 적산분포 또한 점점 감소하는 경향을 보여 경향성은 옳았지만 30분과 60분에서 측정한 시료의 질량이 (-)값이 나와 적산분포 또한 (-) 가 나와서 정확도가 떨어졌다. 이렇게 시료 질량 측정의 오차가 발생한 원인을 몇 가지 생각해보자.
먼저 가장 큰 원인으로 생각되는 것은 튜브를 건조시킨 다음 질량을 측정하는 과정은 우리 조가 실험을 끝낸 후 조교님들이 따로 건조시켜 주신 후 우리 조가 실험에 사용했던 저울과 다른 저울을 사용해서 질량을 측정해서 0.001~0.002g의 차이가 발생했다고 생각한다. 30분과 60분째의 실험에서는 적산분포가 0에 점점 수렴하기 때문에 시료의 질량이 0.001~0.002g의 차이 정도만이 발생한다. 그렇기 때문에 질량을 측정하는 저울의 정확성과 통일이 무엇보다 중요하다고 생각하는데, 저울마다 감도와 눈금이 달라 정확성과 질량이 매우 다르게 측정될 수 있기 때문에 이것이 질량 측정의 오차를 발생시켰다고 생각한다.
또한 다른 오차의 원인으로 생각되는 것은 이번 실험에서 종말속도 의 식을 유도할 때 유체 속을 자유 낙하하는 입자의 모양이 구형이라는 가정이 있었는데, 입자는 실제로 완벽한 구형이 아닌 표면이 일정하지 않은 울퉁불퉁한 모양이기 때문에 가정 자체가 성립하지 않았다. 그로 인해 종말속도 식과 그를 통해 유도한 직경의 식 또한 정확하지 않았다고 생각할 수 있다.
마지막으로 Andreasen 피펫을 사용할 때 피펫 필러를 이용해 Fig 6 에서의 1번 위치까지 침강용액을 빨아올려야 하는데 그 위치를 정확하게 조절하는 것이 힘들었고, 중간에는 용액을 튜브에 담는 과정에서 용액을 몇 방울 떨어뜨려 그것이 시료 질량의 변화를 야기했을 수 있을 것 같다.
5. Reference
[1] 3학년 1학기 ‘단위조작이론 및 실험1’ 실험노트
[2] 박남섭, <기본 유체역학>, 진샘미디어, Page 88~92, Page 310~313, 2015

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