6주_오스트발트 점성도계 및 공 낙하법을 이용한 점도 측정

소개글

6주_오스트발트 점성도계 및 공 낙하법을 이용한 점도 측정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

예비:
1. 실험 제목
2. 실험조 및 실험자
3. 실험 목적
4. 실험 이론 및 배경
5. 장치 및 시약
6. 실험 방법
7. 참고 문헌

결과:
1. 실험 제목
2. 실험조 및 실험자
3. 실험 결과
4. 토의 및 고찰 (실험 기본 이론+토의/고찰)
5. 참고 문헌

본문내용

상대 점도 (25℃ 물의 점도 η25를 기준으로)
-25℃ 메탄올의 상대 점도
-30℃ 메탄올의 상대 점도
-35℃ 메탄올의 상대 점도
○ 절대 점성도
절대 점성도 = 상대 점성도 x 25℃물의 절대 점성도(poise)
물의 절대 점성도 = 0.00894 poise
1) 물의 절대 점성도
25℃ :
30℃ :
35℃ :
2) 메탄올의 절대 점성도
25℃ :
30℃ :
35℃ :
○ 온도에 따른 물의 점성도와 오차 비교
1) 온도에 따른 물의 점성도
Viscosity of Pure Water, *(centipoise)
온도
(℃)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1.7921
1.7313
1.6728
1.6191
1.5674
1.5188
1.4728
1.4284
1.3860
1.3462
10
1.3077
1.2713
1.2363
1.2028
1.1709
1.1404
1.1111
1.0828
1.0559
1.0299
20
1.0050
0.9810
0.9579
0.9358
0.9142
0.8937
0.8737
0.8545
0.8360
0.8180
30
0.8007
0.7840
0.7679
0.7523
0.7371
0.7225
0.7085
0.6947
0.6814
0.6685
40
0.6560
0.6439
0.6321
0.6207
0.6097
0.5988
0.5883
0.5782
0.5683
0.5588
50
0.5494
0.5404
0.5315
0.5229
0.5146
0.5064
0.4985
0.4907
0.4832
0.4759
60
0.4688
0.4818
0.4550
0.4483
0.4418
0.4355
0.4293
0.4233
0.4174
0.4117
70
0.4061
0.4006
0.3952
0.3900
0.3849
0.3799
0.3750
0.3702
0.3655
0.3610
80
0.3565
0.3521
0.3478
0.3436
0.3395
0.3355
0.3315
0.3276
0.3239
0.3202
90
0.3165
0.3130
0.3095
0.3060
0.3027
0.2994
0.2962
0.2930
0.2899
0.2868
100
0.2838
* Data from Smithonian Table, = 1.0000 at 20.2 ℃
(주의: 단위는 centipoise)
2) 오차 비교
-메탄올의 경우 온도에 대한 점성도 값을 구하지 못해 비교하지 못했음.
-오차:
-물의 절대 점성도: 실험값과 이론값 비교
25℃:
30℃:
35℃:
○ 온도와 점성도와의 관계
온도에 따른 점성의 변화는 기체와 액체에서 각각 다른 양상을 나타내는데, 기체의 점성은 온도가 증가할수록 함께 증가하고, 액체의 점성은 온도가 상승하면 감소한다.
이것은 기체의 주된 점성 원인이 분자 상호간에 운동으로, 온도가 상승함에 따라 분자의 운동량이 증가하여 분자 사이의 마찰력이 증가하기 때문이다.
반면 액체는 분자 간 응집력이 점성의 주된 요인이기 때문에, 온도가 상승하면 분자 사이의 결속력이 약해져 점성이 약해지게 된다.
4. 토의 및 고찰
이번 실험은 오스트발트 점성도계를 이용하여 물과 메탄올의 점성도를 측정하는 것이었다.
오스트발트 점성도계는 모세관 속의 유동에 관한 “Poiseuille의 법칙” 에 기초를 둔 것으로, 어떤 압력으로 모세관을 통해 액체를 밀어내어 그 유출액량과 압력의 관계로부터 점성도를 구할 수 있다.
-P: 액체에 가해지는 압력. (밀도에 비례)
-t: 흘러내리는 시간으로 단위는 s.
-r & l: 모세관의 반지름(r)과 길이(l)로 단위는 cm.
-V: 액체의 부피로 단위는 cm3
오스트발트 점성도계에서는 액체의 압력이 밀도에 비례하고 r, V, l 값은 두 액체에 대해 동일하므로 점성도의 비는 다음과 같다.
25℃에서 같은 부피의 물의 점성도의 값을 1로 잡고, 위의 식에 밀도와 흐름 시간을 대입하면 상대 점성도를 구할 수 있다. 또한 이 값에 25℃의 물의 절대 점성도를 곱하면 해당 액체의 절대 점성도도 계산할 수 있다.
실험값을 살펴보면, 물과 메탄올 모두 온도가 상승할수록 상대 점성도가 낮아지는 것을 알 수 있는데, 이것은 액체의 점성의 주된 요인이 분자 간 응집력이기 때문에, 온도가 상승하면 분자 사이의 결속력이 약해져 점성이 약해지는 것이다. 그 결과 액체의 경우 온도가 상승하면 점성도는 작아지게 된다.
또한 실험값을 보면 물에 비해 메탄올의 점성도가 낮은데, 이것은 앞서 말한바와 같이 액체의 점성은 분자 간 응집력이기 때문에, 물보다 분자 간 힘이 작은 메탄올의 점성이 더 낮게 측정된 것이다.
마지막으로 물의 절대 점성도에 관한 이론값과 실험값과의 차이를 살펴보면, 30도의 경우는
오차가 1.54%로 상당히 작은 편이나 35도의 경우는 3.39%로 30도 실험에 비해 약간 오차가 크게 나왔다.
이러한 오차의 원인으로는 우선 실험 시, 특정 온도의 항온조에 점도계를 넣고 15분 정도가 지난 뒤 점도계와 점도계안의 액체가 그 온도라 가정하고 실험을 했으나, 점도계속의 액체의 온도를 정확하게 측정을 하지 않은 관계로 온도에서 미세한 차이가 났을 수 있다.
(점성도는 온도에 크게 영향을 받음.)
또한 낙하 시간 측정 시, 물과 메탄올의 낙하가 천천히 내려가다, 어느 순간 급격히 하강한 탓에 정확한 측정 지점을 찾기가 힘들었다. 또한 초시계 측정 시에도, 동일한 사람이 측정했다 할지라도 매회 반응속도가 조금씩 달라졌고, 이러한 측정 시간의 오차가 결과값 계산에 영향을 미친 것으로 생각된다.
5. 참고 문헌
물리화학실험, 대한화학회, 청문각, 2007, p82-86
물리화학의 원리와 응용, 이재원, 녹문당, 1999, p377-383
물리화학, Thomas Engel, 청문각, 2006, p925-932
물리화학, 여철한, 자유 아카데미, 2006, p703-704, p806-807
http://www.chemexper.com
http://chemistory.tistory.com
http://www.kosha.net/index.jsp (MSDS)
메탄올의 점성도표 찾는 과정에서 발견한 조성과 온도에 따른 메탄올의 밀도표

키워드

오스트발트,   점성도계,   공 낙하법,   점도 측정,   점성