유체의 성질에는 모세관현상,체적탄성계수,점성등이 있는데,이에대해서 쉽게 설명해보는 시간을 갖도록하겠습니다.
1탄에서 밀도,완전유체,실제유체,표면장력에대해서 설명했으므로 이걸 보는 사람들은 1탄도 보고오시길 바랍니다.
1탄
유체의 성질 쉽게 설명해보기 표면장력 밀도 이상유체(토목기사,수리수문학 part 1)
수리수문학의 첫 파트에 나오는것이 바로 유체인데, 이들은 여러가지 성질을 가지고있습니다. 롤로따지면 메가나르는 항상 화가 나 있고 궁으로 적을 벽에다가 꼴아박아서 기절을 시킨다던지
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1.모세관현상 : 부착력과 표면장력으로인해서 액체가 가는 관을 따라 상승을하거나 하강을 하는 현상이다.
식은 다음과 같다.
ha는 원형관의 상승고를 의미하며,d는 직경 , w는 보통 1이며 T는 표면장력이다.
표면장력은 1편에서 설명 다 했으므로 여기서 하기 귀찮으니까 1편을 참고하기로하며,이 표면장력과 부착력이 서로 옘병을 하면서 액체가 위로 솟구치는 실험을 중고등학교때 과학실에서 보았을 것입니다.
물이상승하는 원리는 2단계에 걸쳐서 일어나는 현상인데 , 여하튼 부착력->표면장력 무한반복이다.
부착력이란 물을 담는 용기 끝에서 작용하는 힘인데,이로인해서 용기에 담긴 물 양 끝단이 약간 상승하게된다.
이 상태에서 표면장력에의해서 물이 표면을 최소화하기위해서 중앙이 볼록하게된다.
또다시 부착력에의해서 물컵 양끝단이 상승하게되고,중앙쪽은 표면장력에의해서 볼록하게되는게 무한반복되면서 물이 관 위쪽으로 상승하게 되는것이다.
관의 크기가 얇쌍할수록 부착력이 커지기때문에(이유는 알 필요없고) 모세관 현상이 훨씬 크게 일어난다.
2.체적탄성계수 : 기압이 증가하게되면 압축률또한 증가하게되고,체적탄성계수는 감소를한다.
식으로 쓰면
그냥 압축률이 증가하면 체적탄성계수는 줄어든다고 머리에 박으면된다.
"아니 압축률이 늘면 탄성계수도 늘어나야되는게 아니에요?"라고 묻는다면,이렇게 이해하면되는데,
밀가루 반죽을 압축한다고 생각해보자.
힘을 1만큼 가하고 힘을 2만큼 가했을때 밀가루가 압축되는 크기의 차이와
힘을 100만큼 가하고 힘을 101만큼 가했을때 밀가루가 압축되는 크기의 차이 중 어떤게 크다고 생각하는가?
예를들어 밀가루를 1만큼 힘을주었을때 밀가루가 1cm만큼 압축되고 2만큼 힘을 주었을때 밀가루가 2cm만큼 압축되었다고치자.그러면 힘이 1이 증가할때 압축의 변화는 2-1=1cm이다.
그런데 힘을 100만큼 가했을때는 밀가루가 10cm만큼 압축되고 힘을 101만큼 가했을대는 밀가루가 10.1cm만큼 압축될 것이다.이때 힘이 1 증가했을때 압축의 변화는 10.1-10 = 0.1cm이다.
그러므로 압축하는 힘이 클수록 체적탄성계수는 점점 작아지게된다.이제 이해했느냐?
3.점성(Viscosity) : 속도의 경사에대해서 저항하는 경향성
위의 식에서 t자처럼 생긴것은 타우라고읽으며 u자로 생긴것은 뮤라고 읽는다.
뮤는 점도를 나타내고 du/dy는 그냥 거리를 미분한 속도라고 생각하면 편하다.
뮤와 속도는 서로 반비례관계인데,당연하게 점성이 클수록 속도가 느려지기때문이다.
예를들어 깔때기에 물을 넣으면 졸졸졸 떨어질 것이지만 물엿을 넣으면 물보다는 느리게 떨어질 것이다.이는 물엿이 속도를 거스르는 힘이 크기때문인데,이 속도를 거스르는 힘이 점성이다.
일반적으로 점성은 온도가 낮으면 증가하고 온도가 높아지면 감소하는데,
이는 온도가 높아지면 분자가 에너지가 커져서 미쳐 날뛰게되어서 응집력도 그만큼 낮아지기때문에 점성이 낮아지는것이다.
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