개념 한 쪽
유체의 점성은 온도에 따라 달라지며, 기체와 액체는 변화 방향이 서로 반대다. 점도의 정의와 단위, 그리고 온도에 따른 근사 관계를 구분해 두면 계산과 판단 문제를 함께 풀 수 있다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
출제기준 단원 「온도 및 습도」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 용어 정의 짝짓기 판별 | 1 | 동점성계수의 분모를 밀도가 아닌 압력으로 둔 정의를 가려내기 |
| 점도-온도 근사식 고르기 | 1 | 기체 점도가 절대온도와 맺는 지수 관계식을 판별하기 |
| 상태 방정식 주제 구분 | 1 | 비리알 방정식이 실제 기체의 압력-부피-온도 관계를 다룸을 가려내기 |
점성은 유체가 흐를 때 내부 마찰로 생기는 저항이다. 점도의 단위로는 푸아즈와 파스칼 초를 쓰며, 1푸아즈는 100센티푸아즈에 해당한다. 동점성계수는 절대점도를 유체의 밀도로 나눈 값으로 정의되고, 단위는 제곱미터 매 초가 된다.
기체의 점도는 온도가 올라가면 증가한다. 분자 운동이 활발해져 충돌이 잦아지기 때문이다. 이를 근사하는 식은 0℃에서의 점도에 대한 비를 절대온도와 273켈빈의 비의 n제곱으로 나타낸다. 액체는 반대로 온도가 올라가면 점도가 낮아진다. 기체와 액체의 방향이 반대라는 점을 함께 기억한다.
동점성계수의 분모는 압력이 아니라 밀도다. 이 둘을 바꾸면 정의 자체가 틀린 설명이 된다. 점도 정의, 단위 환산, 온도 의존성을 한 묶음으로 정리해 두면 선지의 수치와 방향을 빠르게 가려낼 수 있다.
점성 문제는 정의의 분자와 분모를 뒤집는 방식으로 함정을 만든다. 동점성계수를 절대점도를 압력으로 나눈 값이라고 하면 틀리다. 기체 점도가 온도에 반비례한다거나, 액체 점도가 온도에 비례한다고 바꾸어도 어긋난다. 온도 의존식에서 지수 자리나 분모를 다른 값으로 바꾸는 선지도 경계 대상이다. 단위 환산에서 1푸아즈를 100센티푸아즈로 보지 않고 다른 배수로 제시하면 수치가 어긋난다.
다음 용어에 대한 정의가 잘못 짝지어진 것은?
정답 ④ · 유체 역학 용어의 정의 중 잘못 짝지어진 것을 고르는 문제이다. 동점성계수는 절대점도를 유체의 밀도로 나눈 값(ν=μ/ρ)으로 정의되며 단위는 m²/s이다.
동점성계수는 절대점도를 유체의 밀도로 나눈 값이므로, 압력으로 나누는 4번이 명백히 잘못된 정의입니다.
뉴톤유체의 점도는 온도에 따라 증가하는데, 그 근사적 관계는? (단, μ 는 절대온도 K에서의 점도, μo 는 0℃에서의 점도, n 은 상수이다.)
정답 ② · 뉴톤 유체(액체)의 점도는 온도가 높아짐에 따라 분자 간의 결합력이 약해져 감소하는 것이 일반적이나, 기체의 경우 온도가 상승하면 분자 운동이 활발해져 점도가 증가합니다. 기체의 점도와 절대온도 사이의 근사적 관계를 나타내는 수식은 Sutherland 식 등 여러 가지가 있으나, 기술 자격 시험에서는 μ/μ₀ = (T/273)^n 형태를 사용합니다.
기체 점도와 절대온도 관계는 μ/μo=(T/273)^n 공식으로 근사한다.
비리알 방정식(Virial equation)은 무엇에 관한 것인가?
정답 ④ · 비리알 방정식이 어떤 분야의 관계식인지 묻는 문제이다. 비리알 방정식은 실제 기체의 압력, 비부피, 온도 관계를 묘사하는 상태 방정식으로, 압축인자를 비부피의 거듭제곱 급수로 전개하여 분자 간 상호작용을 반영한다.
비리알 방정식은 실제 기체의 압력, 부피, 온도 관계를 설명하는 상태 방정식이다.
가스기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.