점도 측정 예비보고서 작성 가이드

점도는 유체의 흐름에 대한 내부 저항을 나타내는 물리량으로, 화공 공정 설계에서 펌프 동력, 열전달 계수, 물질전달 계수를 결정하는 핵심 변수다. 학부 실험에서는 보통 오스왈드 모세관 점도계를 이용해 글리세롤 수용액 또는 설탕 수용액의 점도를 농도와 온도의 함수로 측정하고, Newton 유체 가정의 타당성을 검토한다. 예비보고서에서는 전단응력–전단속도 관계, 동점도와 절대점도의 차이, Hagen–Poiseuille 식의 유도를 명확히 해두는 것이 핵심이다.

• — 오스왈드 점도계 또는 낙구식 점도계
• — 항온수조(±0.1°C 정밀도)
• — 스톱워치(0.01초 단위)
• — 비중병 또는 디지털 밀도계
• — 표준 시료(증류수)와 측정 시료(글리세롤 수용액 등)

1. 1.점도계를 클램프로 수직 고정하고 항온수조에 담가 온도를 안정화한다.
2. 2.표준액(증류수)을 점도계 상부 표선까지 채우고 흐름 시간 t₀를 3회 이상 측정해 평균을 낸다.
3. 3.동일 절차를 미지 시료에 대해 수행한다.
4. 4.비중병으로 표준액과 시료의 밀도를 측정한다.
5. 5.온도를 25, 30, 35, 40, 50°C로 단계적으로 변화시키며 각각 시간을 측정한다.
6. 6.사용 후 점도계를 즉시 아세톤·증류수로 세척해 잔류물이 굳지 않도록 한다.

μ_시료 = μ_표준 · (ρ_시료 t_시료) / (ρ_표준 t_표준) 식으로 각 온도에서의 점도를 산출한다. ln μ vs 1/T 그래프를 그려 직선의 기울기 E_a/R에서 활성화 에너지를 구한다. 농도 의존성 실험에서는 점도 vs 농도 곡선을 그려 Mark–Houwink 식과 비교할 수도 있다.

• — 동점도 ν와 절대점도 μ를 혼용하는 것
• — 온도 안정화 시간을 충분히 두지 않고 측정하는 것 (최소 10분)
• — 점도계 내부에 기포가 남은 상태로 측정하는 것
• — Newton 유체 가정 없이 비뉴턴 시료(녹말 풀 등)에 같은 식을 적용하는 것

본 가이드는 다음 표준·교과서·핸드북의 정의·식·표준 절차를 따라 작성되었습니다. 학교 양식과 표준 절차가 다를 경우 학교 양식을 우선합니다.

1. [1]Bird, R.B., Stewart, W.E., Lightfoot, E.N. — Transport Phenomena, 2nd ed., Wiley, 2007
2. [2]Geankoplis, C.J. — Transport Processes and Separation Process Principles, 4th ed., Pearson, 2003
3. [3]Perry's Chemical Engineers' Handbook, 9th ed., McGraw-Hill, 2018

같은 분야(화학공학)의 다른 실험 가이드.

• 증류 실험

  Distillation

  이성분계 액체 혼합물을 끓는점 차이로 분리하고, 이론단수와 환류비의 관계를 확인하는 화공 단위조작 실험.

• 열전달 계수 측정

  Heat Transfer Coefficient

  이중관 열교환기에서 총괄 열전달 계수 U를 측정하고, 대수평균 온도차(LMTD)를 이용해 설계식과 비교한다.

• 반응속도 실험

  Reaction Kinetics

  회분반응기에서 농도–시간 데이터를 측정해 반응차수와 속도상수를 결정하고, Arrhenius 식으로 활성화 에너지를 구한다.