점성
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동남아시아에 존재했던 국가에 대한 내용은 참파 문서 참고하십시오.1. 개요[편집]
粘性 / viscosity
점성은 유체가 속도의 경사(그레이디언트)에 대해서 저항하는 경향성을 말한다. 이를 수식으로 나타내면 다음과 같다.
여기서 [math(\mu)]는 점도를 의미한다. 유가 아니라 뮤이다.
또한 동점성도, 혹은 유동성 점성도(kinetic viscosity)라 하여 점도를 밀도로 나눈 값을 따로 정의하기도 한다.
여기서 [math(\nu)]는 뉴라고 읽는다.
나비에-스토크스 방정식에서는 다음과 같이 표현된다. 비선형[1]이다.
점도의 단위는 P(푸아즈)이며 [math(g/cm\cdot s)] 로 정의된다. 여기서 cm가 들어가기에 헷갈릴 가능성이 농후하다. 센티를 달아 cP로 활용하는것이 더 일반적이며, 20도씨 물의 점도는 1 cP라고 알려져 있다. 여기서 P(Poise)는 혈액의 흐름 특성을 연구했던 J. L, Poiseuille의 이름에서 따온 단위이다.
2. 이론 및 설명[편집]
점성은, 유체의 각종 다양다종하고도 독특한 성질중에서도 독보적으로 사람을 괴롭히는 요소로, 그 유명한 나비에-스토크스 방정식을 밀레니엄 문제의 반열에 들게 한 일등공신이다.
점성을 쉽게 표현하면 '끈적끈적한 정도'라고 할 수 있는데, 가령 꿀은 물보다 점도가 높다고 할 수 있다.
탄성과 결합하면 점탄성(粘彈性; viscoelasticity)이라는 새로운 성질이 된다.
3. 특징[편집]
점성으로 생겨나는 전단응력은 외부의 '속도의 변화'에 비례해서 그 값이 증가한다. 이를 이용해서 각종 dash pot과 같은 쇼크 업소버(shock absorber, 혹은 댐퍼(damper))를 설계한다. 이렇게 설계된 댐퍼는 어떤 계의 운동 방정식(equation of motion)에서 [math(x)]의 1차 미분항인 [math(\dot{x})]을 생성한다.
속도의 영향도 있지만 유체 온도의 영향도 점도에 큰 영향을 미친다. 대표적인 유체인 물의 경우 0도씨에서 1.79cP, 20도씨에서 1cP, 100도씨에서 0.28cP 의 점도를 가지며 이에 따른 레이놀즈 수 또한 정비례한다.
공정설계시 유체의 온도가 마찰 등에 의해 상승한다면 점도 또한 낮아져 유량의 변화가 생길 수도 있다는 것으로, 여러모로 고려할 것이 많아 사람을 빡치게 만드는 주요한 성질이다.
4. 그 외[편집]
현재까지 알려진 '가장 점성도가 높은 물질'은 '피치(pitch)'라는 물질인데, 석유에서 얻어지고 각종 방수재로 쓰이는 이 물질은 점도가 물의 [math(2.3\times10^{11})]배라고 알려져있다. 감도 안 잡힐 수치지만 대충 가늠해볼 수 있을만한 실험이 1927년에 이루어졌는데, 이른바 'Pitch drop experiment'라 하여, 피치를 깔떼기에 걸어놓고 피치가 얼마나 빨리 떨어지는지 알아보는 실험이다. 경악할만한 사실은 1930년에 본격적으로 실험이 시작된 이래로 2014년까지 단 9방울밖에 떨어지지 않았다는 것이다! 한 방울당 약 7~13년이 걸린다는 점에서 무시무시한 점도를 엿볼 수 있다. 여기에서 피치가 떨어지고 있는 모습을 실시간으로 관찰할 수 있다.
반대로 점성이 가장 낮은 물질은 액체 헬륨으로, 대표적인 초유동체로 알려져 있다.
식품첨가물 중에 점성을 더하기 위한 '증점제'가 있다. 구아검, 아라비아검, 잔탄검, 카라기난 등이 쓰인다.
5. 관련항목[편집]
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