점성계수 낙구 실험

목차

1. 서론
-목적, 경위
- 이론적 배경

2. 본론
-실험 장치 및 기구
-실험 방법
-계산 방법
-성과표 계산
-주의 사항

3. 결론
- 공식, 기호의 정리
-토론


☞ 해당 자료는 한글2002로 작성이 되어있습니다
다운받으시는 회원님 컴퓨터에 한글2002프로그램이 설치가 되어있어야 정상적으로 확인하실 수 있습니다

본문내용

특성인 고분자의 크기, configuration, conformation, 분자량 및 고분자와 용매 사이의 상호작용 등에 의존한다.
이렇게 구한 고유점도를 통해 어떻게 고분자의 분자량을 구할 수 있는가?
그것은 고유점도와 분자량의 관계를 나타내는 관계식이 있기 때문이다. 그 식은 Mark-Houwink-Sakurada 식으로 불리며 [eta]=KM^alpha 의 관계가 있다. 이 식을 통해 점도와 분자량이 결정될 수 있으며, 분자량의 결정에는 용매와 고분자 사이의 상호작용을 나타내는 K와 alpha가 변수로 작용함을 알 수 있다. 실험에서 구한 [eta] 값과 각각의 물질, 온도에 고유한 값인 K, alpha를 대입하면 다음 식에서 점도평균 분자량을 구할 수 있다.
log[eta] = log K + alpha log M
③ 실험장치 및 시약
Ubbelohde 점도계, 항온조, 피펫, 피펫펌프
polystyrene-toluene (혹은 polyethyleneoxide-water)
④ 실험시 주의사항
베크만 온도계를 사용하는 것은 대단히 주의를 요 하면서도 단조로운 작업이다. 그러나 많은 연습을 하면 원하는 온도 부근에 베크만 온도계를 맞추는 것은 쉽고 빠르게 할 수 있다. 특히 베크만 온도계 는 고가의 실험 기자재이므로 사용에 주의하여야 한다. 만약 실수로 수은이 노출되면 즉시 조교나 담당 교수 에게 알려 수은을 회수할 수 있는 조치를 취한다. 수은은 눈에 보이지 않는 매우 작은 방울로 흩어지며 서서히 증발하고 유해하여 별도의 폐수처리장치를거치도록 따로 수거해야 한다.
(7) 전자기적 점도계 (캠브리지 적용 시스템)
캠브리지 적용 system의 전자기적 점도계의 적용은 매우 간단하다. 공정 중에 위 그림과 같이 흐르는 유체 속에 점도 계를 삽입하고 변환 판으로 유체를 측정실로 연속적으로 들어 가도록 유도하고 피스톤의 왕복운동을 유발 시켜서 점도를 측정하는 것으로 매우 정밀하고 신뢰할 수 있는 값을 읽는다. 측정실 내부는 연속적으로 샘플로 측정되어질 유체가 흘러 들어가고 나오도록 설계되어 있으며, 측정실 내부의 피스톤은 유체에 뜨는 부력을 갖도록 설계 되어 있다. 또한 두개의 코일이 측정실 양 끝 단에 장착 되어 있고, 그림에 코일 B는 피스톤이 측정실 하단으로 밀어 내려 가도록 자기력을 주도록 설계되어 측정실 내의 피스톤 하부로 유체를 흘러 들어오고 나가도록 설계 되었다.
코일A는 피스톤의 움직임을 자기적으로 측정한다. 이때 점도가 높은 유 체는 피스톤의 움직임을 느리게 하고 점도 가 낮은 유체는 피스톤의 움직임을 빠르게 합니다. 또한 피스톤이 측정실 바닥에 닿을 경우는 코일 A 피스톤을 상부로 밀어 올리고 코일 B가 피스톤의 움직임을 측정 힌다. 이렇게 하여 유체의 점도를 1% 정도 오차를 갖고 정밀하게 측정 한다. (cP단위)
이와 같이 피스톤의 왕복운동으로 유체의 연속적인 교환이 일어나고 피스톤은 가벼운 물체로 되어 있어서 자체의 진동이나 기타 노이즈로 부터 안정하게 되어있어 오차를 줄여 준다. 이 두 왕복운동은 수초 사이에 일어나고 데이타는 연속적으로 Update되도록 설계 하였다. 바닥부분에는 백금으로 된 (RTD) 온도계를 장치하여 유체와 측정실의 온도를 연속적으로 측정 한다.
주요 이점
1. 온도, 점도, 온도 보상 점도를 동시에 측정함
2. 한번의 Calibration으로 연속하여 사용
3. 작업자에게 편하도록 설계
8) 낙구식 점도계인 스토크스(Stokes)점도계는 아래 그림과 같은 작은 구가 액체속에서 일정한 속도로 거리 을 낙하하는데 소요되는 시간 를 측정하여 점성계수를 계산하는 방법이다.
9) 물체 주위에 흐름 조건이 층류 상태이고 그 흐름이 무한대 흐름일 경우, 속도 V로 운동하는 지름 인 구의 항력 는 힘의 평형 원리로부터 다음과 같다.
여기서, : 구의 무게
: 부력
: 항력
유속이 느린 층류 영역인 스토크스(Stokes)의 영역, 에서의 항력의 크기는 다음 식으로 표시된다.
여기서, : 점성계수
: 구의 낙구속도
: 구의 지름
윗 식에서 구의 무게와 부력을 구의 지름과 단위중량의 항으로 표시하고 정리하면 다음과 같다.
여기서, : 구의 단위중량
: 측정유체의 단위중량
윗 식은 무한대 유체 속에 구를 낙하시킬 경우 성립되고 위와 같은 실험에서는 용기의 벽면효과에 대한 보정을 해야 하며 많이 사용되는 낙구의 실제 낙하 속도에 대한 보정식으로 다음 식이 많이 사용된다.
여기서, : 관속에서의 낙하속도
: 관의 지름
본
론
실험 장치 및
기구
①점성 측정 장치
②온도계
③초시계(stop watch)
④낙구
⑤버니어 캘리퍼스 또는 자
⑥여러 종류의 액체(물, 벤젠, 엔진오일, 피마자유 등)
실험
방법
①측정하고자 하는 액체나 낙구의 비중을 측정한다.
②낙구와 실험관(측정 유체 주입관)의 안지름을 측정한다.
③실내 온도를 측정한다 (원래는 정온 수조에서 실험을 실시하여야 하나, 실온과 유체의 온도가 평형을 이루었다고 가정)
④직경에 따른 쇠구슬의 무게를 구한다.
⑤시험관의 직경을 구한다
⑥쇠구슬의 종류별로 낙하를 시켜 초시계로 시간을 측정한다.
직경
무게
2.778mm
0.100g
4.450mm
0.360g
5.560mm
0.700g
6.800mm
1.260g
계산
방법
①직경에 따른 무게를 이용하여 쇠구슬의 단위중량을 계산한다.
②낙하시간과 거리를 이용하여 낙하속도 계산한다.
③측정된 낙하속도를 보정속도로 변환한다.
④점성계수를 구한다.
벽면효과에 대한 보정
여기서, : 관속에서의 낙하속도
실험유체의 비중
및
실험전주의
사항
0.917
주의 사항
①쇠구슬이 시험관 벽에 닿지 않도록 한다.
②쇠구슬이 많이 없으므로 잃어버리지 않도록 한다.
③쇠구슬의 크기가 비슷하므로 실험후 정해진 용기에 담아둔다.
④실험후 유체가 담겨져 있는 시험관을 제외한 실험기기는 반드시 깨끗이 닦는다.
⑤유체의 점성은 온도에 따라 민감하므로 수조 내 물의 온도 변화에 주의해야 한다.
⑥자료 측정의 정확도를 위해서는 측정하고자 하는 유체의 점성에 따라 낙 구의 낙하시간을 정확하게 측정할 수 있도록 적절한 비중과 알맞은 크기의 낙구를 선택해야 한다.

키워드

낙구,   점성계수,   비중,   스토크법칙,   점도,   온도