개념 한 쪽
수질환경기사 물리학적지표 — 점도·DO 포화도
물리학적지표는 점도, 표면장력, 전기전도도, 용존산소 포화도처럼 물의 물리적 성질로 수질을 판단한다. 전단응력 계산과 DO 포화도, 유사경도를 함께 익힌다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
뜻
점성계수가 μ인 액체가 간격 dy인 두 평행평판 사이에 차 있고 한쪽 평판이 속도차 du로 움직이면 전단응력은 τ = μ(du/dy)이다. μ가 0.04 poise이고 간격이 0.5cm, 속도가 2m/sec이면 τ는 16 dyne/cm²이며, 중력가속도 980cm/s²로 나누면 약 0.0163 g/cm²가 된다.
동점도는 절대점도를 밀도로 나눈 값이고 단위는 m²/s 또는 stoke이다. poise와 g/(cm·s)는 절대점도의 단위이므로, poise를 동점도의 단위로 쓰는 설명은 틀린다.
용존산소 포화도는 실제 DO를 포화 DO로 나누어 100을 곱한다. 0℃에서 순수한 물의 산소 용해도가 40mL/L이고 대기 중 산소가 21%이면, 밀도 1.43을 함께 곱해 포화 DO는 약 12.0mg/L가 된다. 실제 DO가 4mg/L이면 포화도는 약 33.3%이다.
유사경도는 Ca2+와 Mg2+ 외의 양이온이 음이온과 결합해 생기는 경도이다. Na+나 K+ 같은 양이온이 관련되므로, 탄산수소염에 의한 일시경도와 구분한다.
물 분자 사이의 수소결합은 큰 표면장력과 높은 기화열, 높은 융해열의 원인이다. 분자 내부에서 산소와 수소를 잇는 공유결합은 표면장력의 원인이 아니다. 전기전도도는 비저항의 역수이므로 두 값을 같은 것으로 다루면 안 된다.
예제
선지 판단은 전단응력의 단위 환산, 동점도와 절대점도의 구분, DO 포화도 계산, 유사경도의 이온 종류, 표면장력의 원인에서 갈린다. 전단응력에서 dyne/cm²를 g/cm²로 바꿀 때 980을 곱하거나 나누지 않은 선지가 틀린다. poise를 동점도의 단위로 적거나 전도도를 비저항으로 표시한다고 적은 선지도 정의와 어긋난다. 포화 DO를 구할 때 산소 분율이나 밀도를 빠뜨린 선지도 성립하지 않는다. 유사경도의 원인 이온을 Ca2+와 Mg2+로만 적거나, 표면장력이 분자 내 공유결합에서 생긴다고 적은 선지도 틀린다.
자주 묻는 물음
- 평행평판 사이 액체의 전단응력은 어떻게 구하나요?
- τ = μ(du/dy)를 적용합니다. μ가 0.04 poise이고 간격 0.5cm, 속도 2m/sec이면 16 dyne/cm²이며, 980으로 나누면 약 0.0163 g/cm²입니다.
- DO 포화도는 어떻게 계산하나요?
- 실제 DO를 포화 DO로 나누어 100을 곱합니다. 0℃에서 용해도 40mL/L에 산소 분율 0.21과 밀도 1.43을 곱하면 포화 DO가 약 12.0mg/L이고, 실제 DO 4mg/L이면 약 33.3%입니다.
- 유사경도와 물의 표면장력은 무엇으로 결정되나요?
- 유사경도는 Ca2+와 Mg2+ 외의 양이온인 Na+나 K+가 음이온과 결합해 생깁니다. 표면장력은 물 분자 사이의 수소결합에서 비롯되며, 분자 내부의 공유결합은 원인이 아닙니다.
수질환경기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.