유체역학 실험레포트 점성계수 측정실험

소개글

유체역학 실험레포트 점성계수 측정실험에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

cm, 눈금선 사이의 부피는 2~5 정도가 적당하다. 점도가 큰 액체의 경우에는 모세관이 더욱 굵은 것이 좋은데, 점도가 대단히 큰 액체는 이 점도계로 흘러내리는 시간이 매우 오래 걸리며, 또 액체가 관 벽에 부착하기 때문에 정확한 값을 얻을 수 없다.
는 물의 비중, 는 임의의 유체의 비중, 는 물의 점성계수, 는 임의의 유체의 점성계수라고 하면
이다.
3. 실험장치 및 방법
3.1 실험 장치
fig 1. Ostwald 점도계
fig 2. Saybolt 점도계
(a) Ostwald 점도계 (b) Sayvolt 점도계
fig 3. 실험 장치 개략도
3.2 실험 방법
1) Ostwald 점도계
① Stand bar에 Ostwald 점도계를 Clamp를 이용하여 부착한다.
② 점성계수를 측정하고자 하는 유체를 준비한다. (물, 우유)
③ 먼저 물에 대해서 실험한다.
④ 유체의 온도를 측정한다.
④ g로부터 유체를 넣어 고무호스를 이용하여 b선까지 기포 없이 채운다.
⑤ 액면이 b선에서 e선까지 하강하는 시간을 stop watch로 측정한다.
⑥ 오차를 적게 하기 위해 같은 실험을 5회 반복하여 평균치를 측정 자료로 이용한다.
⑦ 우유에 대해서도 실험과정 ④~⑥까지 수행한다.
2) Ostwald 점도계
① 측정하고자 하는 오일의 온도를 측정한다.
② Cork를 뺌과 동시에 배출관을 통해 나온 오일의 양이 가 될 때까지 stop watch로 시간을 측정한다.
③ 위와 같은 방법으로 오일의 온도를 5도씩 상승시켜 가며 각각 3회 이상 실험을 수행한다.
4. 실험 결과 및 토의
Table 1. Ostwald 점도계를 이용한 실험 결과표
횟수
항목
물
작동유체
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
시간(t)
31.18
30.93
30.71
30.87
31.07
66.05
65.59
64.39
65.15
64.56
비중(S)
1
1
1
1
1
1.032
1.032
1.032
1.032
1.032
점성계수
()
0.001
0.001
0.001
0.001
0.001
0.002186
0.002188
0.002164
0.002178
0.002144
온도(T)
①
②
③
④
⑤
Table 2. Saybolt 점도계를 이용한 실험 결과표
항목 온도
(상온)
시간 (t)
1
64.5
51.7
34.8
30.7
29
2
64
50.3
34
31.3
29
3
63.7
51.4
33
31
28.8
평균
64.07
51.13
33.93
31.00
28.93
동점성계수
()
[]
1
0.113993
0.078924
0.024836
0.008908
0.001731
2
0.112675
0.074875
0.021859
0.011352
0.001731
3
0.111883
0.078061
0.018055
0.010135
0.00086
평균
0.112851
0.077291
0.021608
0.010135
0.001441
절대점성계수
()
[]
1
0.010943
0.007577
0.002384
0.000855
0.000166
2
0.010817
0.007188
0.002098
0.00109
0.000166
3
0.010741
0.007494
0.001733
0.000973
평균
0.010834
0.00742
0.002074
0.000973
0.000138
fig 3. 온도와 동점성계수와의 관계 ()
fig 4. 온도와 절대점성계수와의 관계 ()
fig 5.
이번 실험은 모세관 점도계인 Ostwald 점도계와 Saybolt 점도계를 이용하여 유체의 점성계수를 구하였습니다. 두 점도계 모두 측정시간의 정확도가 중요하였습니다.
먼저 Ostwald 점도계의 경우 유체를 b선까지 끌어올려야 하는데 주어진 도구가 제대로 작동하지 않아 입으로 빨아들여 올려 실험하였기 때문에 어려움이 많았습니다. 실험할 때 유리관 안을 자세히 관찰해 보니 기포가 생기는 경우도 있었습니다. 기포는 실험 결과에 오차를 발생시키기 때문에 기포가 생긴 경우의 결과값은 제외하였습니다. 우유 가 흘러내리는 동안 시간을 측정할 때는 가는 모세관 부분에서 급격히 속도가 빨라져서 시간측정에 어려움이 많았습니다. 유체가 선을 지나는 것을 보고 사람이 인지하여 손을 움직여 스탑워치를 누르는 것이기 때문에 오차가 발생하였을 거라 생각합니다. 실험에 사용한 우유의 유통기한이 많이 지나 변질되었기 때문에 점성계수는 다른 조의 결과와 다를 것이라 생각됩니다.
Saybolt 점도계는 비이커에 떨어지는 오일의 양이 이 되기까지 걸리는 시간을 측정하는 방식으로 실험하였는데, 하나의 비이커를 반복하여 사용하였기 때문에 잔류 오일에 의해 측정시간이 약간 짧게나왔을 것이라 생각됩니다. 또한, 시간을 사람이 측정하였으므로 반응속도에 의해서도 오차가 발생하였을 것입니다. 온도가 높아지면 점성계수가 작아질 것이라고 상식적으로 생각해 왔었는데 이번 실험을 해보고 확실히 확인할 수 있었습니다. 이론을 찾아보니 점성계수는 압력의 영향은 거의 받지 않지만, 온도의 영향을 많이 받는다고 나와 있었습니다. 또한, 유체의 경우 온도가 상승하면 점성계수가 작아지지만, 기체의 경우는 점성계수가 높아진다는 사실도 알게 되었 습니다. Saybolt 점도계의 경우 온도를 올리는 히터가 하나만 장착되어 있어서 온도 상승에 시간이 많이 걸린 점이 불편하였습니다.
5. 참고문헌
No
제목
저자
출판사
출판년도
참고페이지
1
유체역학 (3판)
Frank M. White
喜重堂
1995 년
p28~p29
2
유체역학 (4판)
R.W.Fox
喜重堂
1994년
p50~p51
3
유체역학 (7판)
Clayton T. Crowe
사이텍미디어
2001 년
p17-p18
http://www.seoulmilk.com/html/customer_service/faq/faqa7.htm
서울우유 고객상담실로서 우유의 비중을 알기 위해 이용하였습니다. 이 사이트에 의하면 우유의 비중은 15도에서 평균 1.032라고 나와 있습니다.
http://che.snut.ac.kr/sub/cyber/lhkim/tranfer/visco/visco.htm
Ostwald 점도계에 대한 설명을 참고하였습니다.

키워드

유체,   실험,   점성계수,   측정