개념 한 쪽
소방설비산업기사(기계) 체적탄성계수·표면장력 — 이상유체와 차원·점도계
이 개념은 이상유체를 어떤 두 조건으로 정의하는지, 점성계수의 차원이 기본차원으로 어떻게 표시되는지, 점도를 재는 장치가 어떤 원리를 쓰는지, 모세관 현상이 어떤 힘의 균형에서 생기는지를 묻는다.
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뜻
이상유체는 점성이 없고 압축되지 않는 가상의 유체다. 마찰 손실이 없도록 점성을 0으로 두고, 밀도가 변하지 않도록 비압축성으로 가정한 이론적 모델이다. 비점성 유체도 점성이 0인 이상적인 유체로서 흐름에 마찰 저항이 생기지 않는다고 정의한다.
차원은 정의식에서 유도한다. 점성계수 μ는 전단응력 τ를 속도구배 du/dy로 나눈 값이므로 τ의 차원 ML⁻¹T⁻²에서 T⁻¹을 나누어 ML⁻¹T⁻¹이 된다. 이상유체에서는 점성을 0으로 두므로 마찰 전단응력이 생기지 않는다.
점도 측정 장치는 원리로 구분한다. 낙구식 점도계는 구슬이 점성 유체 속을 낙하할 때 받는 항력을 스토크스의 법칙으로 측정한다.
모세관 현상은 액체와 고체가 접촉할 때 생기는 부착력과 액체 내부의 응집력 가운데 어느 쪽이 큰지에 따라 액주가 오르내리는 현상이다.
예제
선지 판단은 이상유체를 점성 0과 비압축성의 두 조건으로 정의하는지, 점성계수의 차원을 ML⁻¹T⁻¹로 유도하는지, 낙구식 점도계를 스토크스 법칙과 연결하는지, 모세관 현상을 부착력과 응집력의 상대 크기로 설명하는지에서 갈린다.
자주 묻는 물음
- 이상유체의 두 가지 조건은 무엇인가요?
- 점성이 없고 압축되지 않는 것입니다. 즉 비점성과 비압축성을 함께 가정한 이론적 모델입니다.
- 점성계수의 차원은 어떻게 유도하나요?
- 전단응력 차원 ML⁻¹T⁻²을 속도구배 차원 T⁻¹로 나누어 ML⁻¹T⁻¹이 됩니다.
- 낙구식 점도계는 어떤 원리를 쓰나요?
- 구슬이 점성 유체 속에서 낙하할 때 받는 항력을 스토크스의 법칙으로 측정합니다.
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