Viscosity of liquids 액체의 점성도 측정

목차

1. 요 약(Abstract)

2. 이 론(Theory)

3. 실험 방법(Procedure)

4. 실험 결과(Result)

5. 토 의(Discussion)

6. 참고자료(Reference)

본문내용

닦는다.

증류수 준비 + 아세트산과 글리세린을 (1.0M / 0.1M / 0.01M)
각각 세 가지 농도로 용액을 준비한다.

용액마다 피펫으로 앞에 있던 그림의 a와 b사이 및
아래쪽 큰 공을 1/3정도 채운다.

항온조에서 열적평형이 이루어지도록 15분 정도씩 기다린다.

점성도계의 모세관쪽 관의 위쪽으로 용액을 공 A의
윗금 a 조금 위까지 빨아올린다.

용액의 표면이 a에서 b를 통과하는 데 걸리는 시간을
"Stop watch"로 정확히 측정한다

증류수, 아세트산, 글리세린 모두 25℃, 35℃, 50℃ 항온조에서
온도를 달리하며 각각 3번씩 측정한다.
4. 실험 결과(Result)
용액의 제조
① CH3COOH 1M 용액 제조(밀도: 1.0492g/mL, M.W: 60.05g)
MV=M'V'를 이용
17.47M × χmL = 1M × 100mL
χ = 5.72mL
⇒ 아세트산 5.72mL를 취하여 100mL volumetric flask에 넣고 묽힌다.
② Glycerine 1M 용액 제조(밀도: 1.152g/mL, M.W: 92.09g)
MV=M'V'를 이용
12.51M × χmL = 1M × 100mL
χ = 7.99mL
⇒ 글리세린 7.99mL를 취하여 100mL volumetric flask에 넣고 묽힌다.
③ 위 두 용액의 0.1M과 0.01M 용액은 각각의 용액을 10mL씩 취해서 다시 100mL volumetric flask에 묽히면 된다.
☆ 물의 점성도(기준용액)
A=1.37023(t-20)+8.36×10-4(t-20)2
B=109+t, t=θ/℃, ※ 20℃ 純水는 1.002cP
H2O(d=1g/ml , M.W=18.0158)
d-water
t(sec)
평 균
η(cP)
39.48
25℃
39.63
39.57
0.8904
39.61
33.27
35℃
33.45
33.45
0.7192
33.62
28.45
50℃
28.86
28.59
0.5465
28.46
(위의 값은 구한 물의 점성도와 물이 점성도계 a와 b사이를 지나간 시간)
다음 식을 이용하여 각 시료의 점성도를 구할 수 있다.
☆ DATA - 측정시간(단위: sec)
▷ Acetic acid
CH3COOH
1.0 M
평 균
0.1 M
평 균
0.01 M
평 균
26.28
24.78
24.35
25℃
26.49
26.36
25.39
25.06
24.48
24.46
26.31
25.02
24.56
22.93
21.70
22.07
35℃
22.87
22.64
21.15
21.35
21.34
21.51
22.11
21.20
21.13
18.98
18.45
18.28
50℃
18.37
18.49
17.96
18.10
17.67
17.92
18.12
17.88
17.80
▷ Glycerine
Glycerine
1.0 M
평 균
0.1 M
평 균
0.01 M
평 균
137.59
26.98
26.52
25℃
138.24
138.01
27.02
27.03
26.95
26.81
138.21
27.10
26.95
116.28
23.13
23.95
35℃
116.20
116.24
23.32
23.24
23.13
23.36
116.25
23.27
23.00
89.04
19.24
19.42
50℃
87.84
88.33
18.92
18.95
19.32
19.40
88.12
18.70
19.47
☆ 점성도(단위: cP)
▷ Acetic acid(1.0492 g/mL)
1.0 M
0.1 M
0.01 M
25℃
0.6224
0.5917
0.5775
35℃
0.5108
0.4816
0.4853
50℃
0.3709
0.3631
0.3595
▷ Glycerine(1.152 g/mL)
1.0 M
0.1 M
0.01 M
25℃
3.577
0.7006
0.6949
35℃
2.879
0.5756
0.5786
50℃
1.945
0.4173
0.4272
☆ 온도에 따른 시료의 점성도
1) 25℃에서 시료의 점성도(단위: cP)
2) 35℃에서 시료의 점성도(단위: cP)
3) 50℃에서 시료의 점성도(단위: cP)
☆ 농도에 따른 시료의 점성도
1) 1.0M에서 시료의 점성도(단위: cP)
2) 0.1M에서 시료의 점성도(단위: cP)
3) 0.01M에서 시료의 점성도(단위: cP)
☆ 용액의 점성도
1) Acetic acid의 점성도(단위: cP)
2) Glycerine의 점성도(단위: cP)
5. 토 의(Discussion)
먼저 이번 실험에서는 Ostwald viscometer를 두가지 용액(아세트산과 글리세린)의 온도와 농도에 따른 점성도를 측정하였다. 시료의 종류를 한가지 줄였음에도 불구하고 많은 회수의 실험을 거듭했다.
측정은 증류수를 기준으로 한 상대 점성도 측정법을 이용하였다. 처음 물의 점성도를 계산할 때 20℃ 純水의 점성도(1.002cP)를 알지 못해서 많은 어려움이 있었는데 인터넷 백과사전을 이용해 계산원리를 파악할 수 있었다.
이번 실험에서는 예전과는 달리 항온조의 온도가 거의 바뀌지 않아서 온도로 인한 오차는 조금 줄이는 듯 했으나 Glycerine의 측정치(시간)가 너무 길어서 前 조의 실험과는 다른 양상을 보였다. 그래프의 기울기를 통한 분석은 큰 차이가 없었기 때문에 데이터 그대로의 분석에 충실했다.
실험을 통한 이론을 다시 되새겨 본다면,
점성도는 온도가 높을수록/농도가 낮을수록 크기가 감소하고
온도가 낮을수록/농도가 클수록 그 크기는 증가한다.
또, 두 시료의 상대적인 점성도를 크기를 비교하자면,
Acetic acid < Glycerine
위와 같음을 알 수 있게 되었다. 조원들이 생각했던 가장 큰 오차의 원인으로 - viscometer를 전용세제가 아닌 증류수 만으로의 세척이 반복되는 실험의 찌꺼기가 기구 속의 모세관을 어느 정도 막는 바람에 조마다 큰 측정치의 차이가 생긴 것으로 판단했다.
6. 참고자료(Reference)
▶ 물리화학실험 / 대한화학회(신권수 외) / 청문각(1999)
▷ Physical Chemistry / Atkins(5th edition)
▶ 물리화학 / 서교택 외 / 자유아카데미
▷ Handbook of Physical & Chemistry(CRC 75th.)

키워드

Viscometry,   점도법,   오스왈드,   Ostwald,   점도계,   점도계법