[자연과학] 화학기초실험 - 액체 점도 측정

1. 실험 목적 이 실험은 Ostwald 점도계법 및 구낙하법을 사용하여 여러 가지 액체의 점도를 측정하고 점도에 미치는 온도의 영향을 측정하고자 하는 것이다. 2. 이 론 액체가 일정 압력 P에 의해 모세관을 흐를 때, 흐름이 비교적 빠르지 않을 때, 그 속도는 액체내의 마찰계수에 반비례한다. 이 마찰계수를 그 액체의 점도 계수 또는 점도 (Viscosity)라 하며 η로 표시한다. 모세관의 반경 및 길이를 각각 r 및 l이라 놓으면, 시간 t사이에 유출하는 액체량 V는 다음 식으로 주어진다. - (1) 따라서 위의 식에 의해서 η가 구해질 것이다. 실제 η의 절대치의 측정은 비교적 어렵다. 용액의 점도에 관해서는 점도의 절대치 보다 용질을 가했을 때 용매의 점도에 비해 어느 정도 변화하였는가를 아는 것이 중요하다. 따라서 일정온도에서 기준 물질에 대한 상대점도를 계산하는 것이 보통이다. 즉 다음 식으로 정의되는 상대점도(Relative viscosity) ηr을 구한다. - (2) 여기서 η 및 ηo는 각각 용액 및 순수용액의 점도이다. 동일한 점도계로 같은 부피의 용액 및 용매의 흐름 시간을 측정하여 각각 t와 to라고 하면 (1)식에서 r, l, v 및 P는 동일하므로 (1), (2) 식으로부터 상대점도를 구하는 다음 식이 얻어진다. (3) 여기서 ρ와 ρο는 용액과 용매의 밀도이다. 오스트 발트법은 중간 또는 높은 점성액체의 점도결정에는 적당치 않다. 그러한 액체에서는 구 낙하법(Falling-Ball Method)이 적당하다. 낙하하는 구의 반경이 관의 반경에 비해 아주 작아야 하는데 그렇지 않으면 벽측 근처에서 낙하 구로 생기는 저항효과(drag effect)가 있게 된다. 물론 기존 액체는 좀 더 큰 값의 점도를 가져야 한다. 기존 물질로는 글리세린 또는 피마자유 등이 좋다. 구 낙하 법으로 상대점도를 측정하는 식은 아래와 같다. - (4) 여기서 ρs, ρ, ρo는 낙하구와 실…
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