[물리화학실험]액체의 점도 1부

실험 목적

Cannon Fenske 점도계법을 이용하여 액체의 점도를 결정하고, Cannon Fenske을 사용하여 점도에 미치는 온도의 영향도 아울러 구명하는데 목적을 둔다.

 

실험 이론 및 원리

1. 실험 배경

액체가 쉽게 흐를 때는 이동성이 있다고 하고 그렇지 않은 액체는 점성이 있다고 함. 이동성 액체에서는 분자층 사이의 얽힘이 없어서 분자들이 상호간에 부드럽게 흐르지만 점성 액체는 서로 다른 층에 있는 분자들의 얽힘에 의해 액체의 흐름을 방해 함.

점도란 액체의 한 층이 다른 층을 지나 이동할 때 겪는 저항. 원형의 관 속에 액체가 흘러 갈 때 벽에 가장 가까운 층은 액체가 관의 표면을 적신다면 정지해 있음. 이보다 안쪽에 있는 여러 층들은 자신의 바로 바깥쪽에 인접해 있는 층보다 더 빨리 흐름. 느린 층에 있던 분자가 열운동에 의해서 빠른 층으로 이동하여 빠른 층의 분자의 속도를 느리게 함. 이러한 형태의 흐름을 액체가 동심원통의 이동을 방해하는 성질(=내부마찰)을 가지고 있다고 간주한다. 일정한 방향 없이 흐르는 것을 난류.

액체에 1㎠당 1dyne의 힘을 가할 때 서로 1㎝ 떨어져 있는 두 평행한 액면(液面)들이 1초당 1㎝의 상대속도로 서로 흘러 지나가게 되면, 이때 그 액체의 점도를 1poise라고 정의. 점도 계수는 보통 희랍 문자 η(eta)로 나타냄.

절대점도(Dynamic viscosity , η)의 차원 : poise(P) = g/㎝ㆍsec

동적점도 (Kinematic viscosity, v)의 차원 : stoke(St) = ㎠/sec

1 poise의 1/100 = cp. 1stoke의 1/100 = cst. 동적점도(v) = 절대점도(η) ÷ 밀도(ρ)의 값.

v = η/ρ ......(1)

점도를 측정할 때는 Cannon Fenske 점도계라는 기구를 사용. 이 기구를 가지고 점도를 측정하는 방법은 일정한 부피를 가진 액체가 중력의 영향을 받아 길이와 반지름이 알려진 모세관을 통해 흘러내리는데 소요되는 시간을 측정하는 것. 다음의 Poiseuille 관계식은 점도계법에 적용될 수 있음.

(2)

r : 모세관의 반경, P : 액체에 가해지는 압력

t : 유출시간, l : 모세관의 길이

V : 액체의 부피

특정 온도에서 어떤 물질의 상대점도를 측정하려면, 그 온도에서 액체가 흘러 내리는데 소요되는 시간과, 25℃에서 같은 부피의 물이 동일한 점도계를 흘러내리는데 소요되는 시간을 측정해야 함. 점도계법에서 액체의 압력이 밀도에 비례하고, 식 (2)의 r, V 및 l 등이 두 액체에 대해 같으므로 점도 식은 다음 식으로 주어짐.'

(3)

물질 2가 기준 액체이면 η2의 값을 1로 잡음.

 

실험 기구 및 시약

1. 실험 기구

1) Cannon Fensk viscometer, Thermostat, Stop watch, Beaker, Clamp & Pipette

2) Rubber tube, Injection

 

2. 실험 시약

Name	Formula	M.W. (g/㏖)	m.p. (℃)	b.p. (℃)	d (g/㎤)
Ethanol	C2H6O	46.07	-114.5	78.32	0.789

 

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