[소방유체역학] 유체이론-07.유체의 점성

 

07. 점성

유체의 점성

점성이란 유체의 흐름에 대한 저항을 말하며 운동하는 액체나 기체 내부에 나타나는 마찰력이므로 내부마찰이라고도 한다. 즉 액체의 끈끈한 성질이다.

 

액체와 기체의 점성은 온도에 따라 다르다. 액체는 온도가 올라가면 점성은 약해지지만 기체는 온도가 올라가면 점성은 높아진다. 액체의 경우 온도가 올라가면 분자 사이의 결속력이 약해져 점성이 약해지는 것이다. 하지만 기체는 온도가 높으면 분자의 운동량이 증가해 분자사이의 마찰력이 증가하게 된다. 결국 온도가 올라가면 기체의 점성은 높아진다.

 

 

뉴턴의 점성법칙

- 전단응력은 속도기울기에 비례하고 이 속도기울기를 작게 하는 방향으로 전단응력이 작용하는 것

 

흐름의 각 점에서 유체의 점성으로 인한 전단응력은 속도기울기(전단속도)에 비례하고 속도기울기를 작게 하는 방향으로 전단응력이 작용하는 것을 뉴턴의 점성법칙이라고 한다. 이때 비례상수인 전단응력과 전단 속도의 비를 점도라고 한다. 이상적인 점성유체는 무한의 변형력이 작용해도 연속적으로 변형이 증가하게 된다. 훅(Hook)의 탄성법칙은 보편적으로 변형이 크지 않을 때 성립하는 것과 마찬가지로 뉴턴의 점성법칙 또한 만약 전단속도가 크지 않다는 전제하에 보편적으로 성립하게 된다.

 

 

 

 

스토크스의 법칙

영국의 수학자이자 물리학자인 G.G.스토크스(George Gabriel Stokes)가 발견한 유체저항에 관한 법칙, 형광에 대한 법칙 두 가지이다. 유체저항에 관한 법칙은 점성을 가진 기체나 액체 속을 움직이는 구의 레이놀즈수가 작을 경우에 유체로부터 받는 저항에 대한 법칙이다. 형광에 관한 법칙은 형광체, 인광체의 형광, 인광의 파장은 흡수한 빛의 파장과 같거나 길어진다는 법칙이다.

 

 

 

점성계수(점도)의 측정