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목차

Ⅰ. 개요

Ⅱ. 액체의 비등점

Ⅲ. 액체의 상호용해도
1. 용해도
2. 액체에 액체를 녹이는 경우
3. 고체가 액체에 녹는 경우
4. 이온성 고체의 용해
5. 용해도에 영향을 미치는 요인들
1) 압력의 영향 : Henry의 법칙
2) 온도의 영향 : 르샤틀리에의 원리
6. 임계 용해온도
7. 공액용액
8. 상호용해도 곡선

Ⅳ. 액체의 표면장력실험

Ⅴ. 액체의 혼합물분리실험
1. 지도시 유의사항
2. 알아두면 좋아요
1) 혼합물의 분리 방법
2) 밀도차를 이용한 분리

Ⅵ. 액체의 부체운동

Ⅶ. 액체의 침강법

참고문헌

본문내용

상하운동(히이빙)을 DATA를 중심으로 분석하기로 하였으며 이에 관련된 유체역학의 이론들을 조사한 결과 다음과 같았다.
일반적으로 부체에 작용하고 있는 힘의 총합은 그 부체에 대한 수면의 높이에만 관계되는 유체의 정역학적인 힘과 유체에 대한 부체의 상대적인 운동에만 지배되는 동역학적인 힘으로 나누어진다.
임의의 순간에 부체에 작용하는 연직력의 총합을 F, 질량을 m, 연직방향의 가속도를 라하면
Newton의 제2법칙에 따라 이며
z는 단순조화 함수인 (1)로 쓸 수 있다.
는 상하운동의 진폭이고
ω는 원진동수 (circular frequency)=2π/T 이다.
부체가 잔잔한 액체표면에서 정지 평형상태일 때는 이다.
일정한 외력 F가 아래쪽 (+)방향으로 작용하는 경우 새로운 평형상태로 옮겨가게 되며 부력은 가 된다.
z는 아래쪽으로 이동한 연직거리고 ζ는 수면이 정지수면으로부터 상승 또는 하강한 거리이다. 본 실험에서는 수조를 크게 부체를 작게하여 부체의 진동시 수조의 수면변화가 거의 없도록 하였다.
따라서 ζ=0 으로 보아 부력은 (-z) c 라할 수 있다.
유체의 동역학적 힘은 부체와 물의 상대적 운동에 지배되며, 부체가 가속될 때 관성력에 의해 부가질량(added mass) 이 작용한다.
따라서 가 된다.
부가질량은 가상적인 물의 질량이며 관성력은 실제 물의 입자들이 부체에 의해 가속될 때 생기는 유체압의 합력과 같다.
부가질량에 의한 힘의 성분은 부력과 정반대인 180°의 위상 차를 가지고 있다. 즉, 이다.
(-)부호는 반작용력이 상하운동(히이빙)의 가속도와 반대방향임을 나타낸다. (d\'Alembrt 원리)
유체 동역학적힘의 또하나의 성분은 감쇠력 (damping)으로 표시된다.
감쇠력은 상대가속도와 부력에 대하여 90°의 위상 차를 가지는 속도 항으로서 로 표시된다.
b는 감쇠계수이며, 속도에 정비례 하는 것으로 가정하고있다.
운동이 크지 않을 경우 감쇠력은 속도의 일차함수로 보아도 만족한 결과를 얻을 수 있는 것으로 기술되어 있다. 부체의 동역학적 평형방정식인
기진력 (exciting force)에서
기진력(계속 가해지는 힘)=0 이므로 Newton의 법칙에 따라
0……(2)
이 항들을 적분하면 1주기 Tw`동안에 이루어진 일은
, ,
즉, 동일위상의 가속도 (180°)와 복원력 (0°)이 1주기동안 수행한 일의 합은 각각 0이된다.
그러나 감쇠력은 1주기동안 일정한양의 일을 하게되며 유체 속으로 에너지가 흘러나가게 된다.
자유진동시 부체는 감쇠력 때문에 결국은 정지할 것이다.
부체의 운동을 계산하는데 있어서 남은 문제는 계수 a 와 b를 결정하는 일이다.
a와 b는 실험에 의해 결정할 수 있다. 실험을 통한 진동기록을 분석하면 계속되는 주기로부터 부가질량 (a)을 결정할 수 있고 진폭감소로 부터 감쇠계수(b)를 찾아 낼 수 있을 것이다.
고유 진동수와 고유 주기는 다음과 같다.
………… (3)
또한 감쇠력이 작을 경우
감쇠계수를 결정하자면 의
여함수(complementary punction)를 구해야 할 것이다.
초기속도가 없다면
ωn\'는 감쇠고유진동수 즉, 감쇠력 때문에 부체의 운동진폭이 시간에 따라 e-nt 의 비율로 감소해 간다는 것을 알 수 있다.
최초의 왕복운동이 끝난 시각 t=Tn\'=Tn (감쇠력이 작은 경우)에서의 진폭 를 구해보면 za= 라할 때
………(4)
로그감쇠율 (logarithmic decrement)에 해당된다.
주기 Tn값을 대입하면
감쇠력이 속도의 1차 함수일 때에는 라는 관계가 이루어지고 그 뒤에 순차적으로 나타나는 진폭들에 대해서도 같은 결과를 얻게 될 것이다.
그러므로 m, a 및 Tn 을 알면 위의 식들로부터 감쇠계수 b를 결정 할 수 있다.
한편, 감쇠력이 클 경우, 이를테면 부체의 둘레에 핀(fin)이 붙어 있는 경우에는 Tn\'=Tn 으로 가정할 수가 없다.
이러한 경우에는 고유진동수가 감쇠력의 영향을 받게되고 감쇠계수가 감쇠진동수의 영향을 받게된다.
이러한 경우에는 진동시험 결과로부터 시행착오법(try and error)을 써서 a와 b값을 결정할 수밖에 없다.
Ⅶ. 액체의 침강법
액체 침강법은 액체 속에 혼합된 고체 분자가 침강하는 시간을 측정하여 침강 종말 속도를 알아내어 Stokes 법칙에 대입함으로써 그 식 속에 내재되어 있는 분자의 입경을 알아내는 것이다.
자연적으로나 인공적으로 얻을 수 있는 여러 종류의 입자(粒子)는 형태와 크기가 모두 각각이고 그 크기를 결정하는 방법도 형태에 따라서 달라진다. 예를 들어 먼지의 크기는 현미경으로 측정하고, 먼지에 붙어있는 미세입자의 크기는 전자 현미경을 이용하지 않고는 측정할 수 없다. 즉 분체의 입자의 크기를 측정하는 방법은 그 분자 입경의 차이에 따라 다르고 분체를 분급하는 방법도 다르다.
여러 가지 입자의 크기를 측정하는 방법이 있지만 이 실험에서는 눈에 보이는 입자를 선택해 액체 침강법을 이용한 실험으로 Stokes법칙에 의해 입자의 직경 ()를 계산한다. 물에 녹지 않고 물보다 무거우며 입자간 서로 뭉치지 않는 입자를 선택해 안드리아센 피펫을 통해 입자의 침강을 눈으로 확인하며 침강 거리에 따른 시간의 관계를 이용하는 실험이다.
침강의 기본은 중력의 가속도 밑에서 액체 중의 고체의 이동하는 운동을 지배하는 법칙이고, 분체의 입경과 형상은 분체 취급조작의 모든 분야에서 1차적으로 영향을 주는 특성이므로 입경을 측정하는 것은 분체공학의 가장 기본이 되는 분석기술이다.
참고문헌
교재편찬위원회(1997), 일반화학, 충북대학교 사범대학교
김영봉(1986), 고세계에 의한 액체표면장력 저하에 관한 연구, 인하공업전문대학
배현숙(2004) Vee Diagram을 이용한 제 7차 교육과정 과학과 실험의 비교 분석 : 중학교 2학년 교과서 \'혼합물의 분리\' 단원을 중심으로, 연세대학교
성용길(1975), 액체중에 기체의 용해도에 관한 연구, 부산대학교
중앙소방학교(2009), 액체 혼합물(알코올류 등)의 인화 위험성에 관한 연구
한국자연관찰탐구회(2006), 고체·액체·기체 50, 한국슈바이처

키워드

액체,   비등점,   상호용해도,   표면장력실험,   혼합물분리실험,   부체운동,   침강법