액체의 점도측정

목차

1] Abstract

2] Table Of Contents

3] Introduction

4] Experimental

5] Results & Discussion

6] References

본문내용

18.11
18.95
18.66
실리콘
(23.5℃)
갈색
9.07
9.21
9.89
9.14
9.34
9.33
흰색
24.28
25.94
22.94
23.83
25.72
24.54
무색
15.99
15.50
15.45
15.48
15.38
15.56
Table 1. Ostwald 점도계를 통한 data
Table 2. 공 낙하법에 의한 raw data
Table 3. 볼 베어링의 평균 값
갈 색
흰 색
무 색
평 균 지 름(cm)
0.44
0.26
0.29
평 균 무 게(g)
0.097
0.023
0.037
밀 도(g/㎤)
2.175
2.499
2.897
Table 4. 각 물질의 밀도의 이론 값
종 류
증류수
메탄올
글리세롤
실리콘
밀도 (이론값)
1g/㎤
0.875g/㎤
12.4g/㎤
2.52g/㎤
Table 5. 각 물질의 점도의 이론값1]
종 류
증류수
메탄올
글리세롤
실리콘
점도 (g/㎖)
0.09970
0.791
1.2611
0.98
5. Results & Discussion
5-1. Raw data
: 4.Experimental 의 Table 1,2,3,4,5 참조.
5-2. Raw data를 이용한 계산값3].
5-2-1. Ostwald 점도계법
- 기준물질 ;증류수 , 점도: 0.00894 poise
eta_1 over eta_2 ~=~ {d_1 t_1} over {d_2 t_2}
위 식과 Table 1. 과 Table 5.를 사용하여 구한다.
① 메탄올 :
{η} over {0.00894 }
=
{ 0.388 × 0.791 } over { 0.53 × 0.9970 }
η메 = 0.0052
② 글리세롤 :
{η} over {0.00894 }
=
{ 1.2611 × 68.54} over {0.9970 × 0.53 }
η글 = 1.4624
5-2-2. 공 낙하법
- 기준물질 : 글리세롤, 점도 : 9.54 poise
Table 1,2,3,4,5 와 아래식을 사용하여 구한다.
eta_1 over eta_2 ~=~ {(d_s - d_1 )~ t_1} over {(d_s - d_2 )~t_2}
① 갈색 볼베어링 :
{ η} over {9.54 }
=
{ (2.175-0.98)×9.33} over {(2.175-1.2611)×11.82 }
η = 9.8465
② 흰색 볼베어링 :
{ η} over {9.54 }
=
{ (2.499-0.98)×24.54} over {(2.499-1.2611)×26.18 }
η = 10.973
③ 무색 볼베어링 :
{ η} over {9.54 }
=
{ (2.897-0.98)×15.56} over {(2.897-1.2611)×18.66 }
η = 9.32206
④ 실리콘의 상대점도 ηAveraga = 10.0472
5-3. 오차의 원인 및 토의1]
- 각 물질의 이론적인 점도와 실험을 통해 얻은 상대 점도를 비교해 보면 다음 Table 6. 과 같다.
종 류
증류수
메탄올
글리세롤
실리콘
이론 값(g/㎖)
0.09970
0.791
1.2611
실험 값(g/㎖)
0.0052
1.4624
10.0472
Table 6. 이론 값과 실험 값의 비교
위 Table에서 알 수 있듯이 많은 차이가 있다.
위와 같이 오차가 크게 난 원인을 여러 가지 생각해 볼 수 있다.
먼저, Ostwald 점도계를 사용할 때 세척 용액으로 세척한 후 증류수로 씻어내 야 했는데 우리는 세척 용액으로 세척하는 과정을 생략하고 증류수로 여러번 반복해서 씻어내는 과정만 했기 때문에 다른 시료가 섞였을 가능성을 생각해 보아야 한다.
또 스톱워치를 사용해서 시간을 측정하였는데 각 지점을 지나는 순간에 스톱 워치를 작동시켜야 하지만 육안으로 관측해서 작동하는데는 약간의 오차의 시 간이 생겨날 수밖에 없다. 오차를 줄이고 정확도를 높이기 위해 여러번 측정 해서 평균 값을 구하여서 하긴 했지만 이론 값과 맞아떨어질 수는 없었다.
공 낙하법을 이용하여 점도를 측정할 때 역시 많은 오차 원인들을 생각할 수 있다. 첫째, 우리가 증류수나 메탄올을 담을 때는 점성이 약하기 때문에 기포 가 발생하지 않았지만 실리콘이나 글리세롤을 담을 때는 기포가 발생하였다. 그 기포가 없는 상태에서 실험을 했어야 정확한 실험 결과가 나왔을 테지만 기포가 모두 없어지지 않은 상태에서 실험을 수행하였기 때문에 오차가 나는 데 영향을 미쳤다고 본다. 실제로 기포가 없을 때는 볼베어링만이 유체 안을 통과하여 a에서 b지점까지 가지만 기포가 있는 경우에는 볼베어링이 기포를 달고 내려갈 때가 있다. 그럴 경우에는 유체 안을 통과하는 속도가 느려 질 수밖에 없다. 둘째, 볼 베어링의 각각의 정확한 무게와 길이를 측정한 것이 아 니라 여러개를 재어서 평균 값을 측정한 것이므로 오차가 생겼다고 볼 수 있 다.
물과 메탄올은 점성이 거의 없고 실리콘과 글리세롤은 점성이 좀 강해서 끈 적 끈적 하다는 사실을 이론적인 사실로서 알고 있었다. 그 점성의 차이가 어 느 정도인지는 수치적으로는 짐작하지 못하고 막연하게만 알고있었는데 이번 실험을 통해서 각 물질의 점도를 측정하는 간단한 방법과 점도를 구하는데 필 요한 공식들을 알게 되었다.
이번 실험에서 원래는 여러 온도에서 점도를 측정하여서 lnη과 1/T의 그래 프를 그리도록 해야했는데 실험시 우리는 상온에서만 하였기 때문에 그래프는 그릴 수 없었다.
6. References
1] Rovert H. Perry, "Perry's Chemical Engineers' Handbook",
6th Edition, McGraw Hill book Company, Malaysia, Chapter 3, 1984
2] 박찬원 외 3명, "유체역학", 초판, 신광 문화사, 서울, pp. 26∼30, 1995
3] 신형식, "화학공학 기초실험", 전북대학교, pp. 1 5, 1998
4] http://100.naver.com/100.php?id=135462&cid=AD1057742420807&adflag=1
5] http://100.naver.com/100.php?id=182893&cid=AD1057742420807&adflag=1

키워드

점도,   화공기초,   기초실험,   Poiseuilles law,   Ostwald 점도계법,   공 낙하법