점성(viscosity)

액체나 기체의 흐름에서 유속(流速)의 분포가 한결같지 않은 경우, 그 속도를 균일하게 하려는 성질.
〔점성계수〕 점성의 크기를 정량적으로 나타내기 위해 점성계수가 정의된다.
예컨대 2개의 평행한 평판사이에 유체를 넣어 한쪽 판을 고정시키고 다른 쪽을 속도 U로 움직이면, 유체는 끌려서 층(層)밀리기운동을 일으킨다.
판의 간격을 h라 하면 속도기울기는 U/h이다 이때 고정평판은 유체에 의해 끌려가고 운동평판은 끌려가는 방향으로 힘을 받는다.
보통 유체에서는 그 힘의 크기가 속도기울기에 비례한다.
즉, 판의 단위넓이당 작용하는 힘을 라 하면 r=nU/h의 관계가 성립한다.
이 비례계수 U를 점성계수(점성률)라고 한다.
판의 표면뿐만 아니라 유체 내부의 각 점에서도, 판에 평행인 면의 양쪽 유체 부분은 단위넓이당 r= nU/h의 크기로 면에 평행인 방향의 힘을 서로 미친다.
r 를「층밀리기 변형력」이라 한다.
흐름의 방향을 x축, 그것과 직각으로 y축을 잡고, 유속을 u라하면 u/
y는 속도기울기로 r=
u/
y의 관계가 성립한다.
이것을 뉴튼의 점성법칙이라고 한다.
일반적으로 물체의 운동은 뉴튼의 운동법칙, 곧 질량×가속도=힘(m×a=F)에 의해 지배되므로 유제의 운동에는 질량과 관련해 밀도 p, 힘과 관련해 점성에 의한 층밀리기 변형력이 중요하다.
그러나 운동 그 자체를 지배하는 것은 n와 p의 비 v=n/p이다.
v를 동적(動的) 점성도 또는 동점성계수(coefficient of kinematic viscosity)라고 한다.
점성의 작용을 무차원의 양으로 나타내기 위해 레이놀즈수(數) R= pUl/n=Ul/v 가 쓰인다.
단 U는 흐름을 나타내는 대표적인 속도, l은 대표적인 길이이다.
점성계수의 단위는 국제단위계(SI)로는 파스칼초(Pa·s=N·s/m), CGS단위계로는 푸아즈(P=dyn·s/m
)이다.
이 둘은 lP=100cP=0.1Pa·S의 관계에 있다.
기체의 점성계수는 온도와 함께 증가하고, 액체의 경우는 반대로 감소한다.
기체는 압력에 의해 점성계수가 거의 변화하지 않으나, 액체는 압력과 함께 증가한다.
동적 점성도의 단위는 국제단위계에서는 m/s, CGS 단위계에서는 스토크스 St 이며, 이 둘은 1cm
/s=1St의 관계에 있다.
〔점성과 유체의 운동〕유체의 운동에서, 점성을 무시할 수 없는 유체를 점성유체라고 한다.
물이나 공기처럼 점성이 작은 유체는 점성을 무시할수 있다.
이때의 유체를 완전유체 또는 비점성유체 라고 한다.
점성은 유체의 층밀리기변형을 방해하는 성질인데, 기체에는 팽창·수축을 방해하는 성질도 있다.
이것을 기체의 부피점성이라 하며, 음파 감죄 등의 원인이 된다.
빙하(氷河)나 지각(地殼)과 같은 고체의 유동적인 변형운동의 경우도 점성이 나타난다.
그 점성계수는 액체에 비해 훨씬 크다.
보통 액체의 경우는 층밀리기변형력과 속도기울기 사이에 비례관계 r∞u/
y가 성립하나, 고분자나 콜로이드 용액 중에는 성립하지 않는 것이 있다.
전자는 뉴튼유체, 후자는 비뉴튼유체이다.

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