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액체의 점도와 표면 장력 이해

전단 응력 하에서 고체와 액체의 거동을 이해하기 위해 그림 2는 방정식 3을 시각적으로 표현한 것입니다. 점도는 일반적으로 센티푸아즈(centipoises) 단위로 표현되며, 유체 역학 문제에서 중요한 역할을 합니다. 점도는 종종 운동점성도(kinematic viscosity)로 나타내며, 볼트(volt)로 표시하는데, 이는 점도와 밀도, 그리고 힘의 비입니다. 예를 들어, 중유는 최대 900 x 10-6m²/초의 높은 운동점성도를 나타낼 수 있는 반면, 물은 15°C에서 1.14 x 10-6m²/초라는 훨씬 낮은 운동점성도를 나타냅니다. 액체의 운동점성도는 온도가 상승함에 따라 감소하는데, 실온에서 공기의 운동점성도는 물의 약 13배에 달합니다.

표면 장력은 물방울이 수면에 떠 있거나, 유리질 잎이 액체 표면에 떠 있는 것과 같은 흥미로운 현상을 가능하게 하는 기본적인 물리적 특성입니다. 이 특성은 액체 표면의 분자가 다른 섞이지 않는 액체 또는 기체와 상호 작용할 때 발생하는 응집력에서 비롯됩니다. 단위 길이당 표면 장력은 미터당 망간으로 정량화되며, 실온에서 물의 경우 약 73망간/미터로 비교적 작습니다. 표면 장력은 일반적으로 다른 힘에 비해 유압 응용 분야에서 중요하지 않지만, 유압 모델과 같이 자유 표면과 작은 경계면이 있는 상황에서는 매우 중요합니다.

표면 장력의 중요한 결과 중 하나는 모세관 현상입니다. 대기에 노출된 소구경 튜브는 상당한 표면 장력을 나타냅니다. 이는 유리 튜브를 물에 담갔을 때 분명하게 나타나며, 튜브 내부의 수위가 상승하여 오목한 메니스커스를 형성합니다. 이 현상은 물과 유리 사이의 접착력이 물의 내부 응집력보다 더 횡방향이라는 것을 보여줍니다. 액체의 점도와 표면 장력을 이해하는 것은 다양한 과학적 및 실용적 응용 분야에서 매우 중요하며, 다양한 조건에서 유체의 복잡한 거동을 밝혀냅니다.

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게시 시간: 2024년 9월 4일