점성도

점성도(영어: viscosity, 점도, 점성(粘性))는 형태가 변화할 때 나타나는 유체의 저항 또는 서로 붙어 있는 부분이 떨어지지 않으려는 성질의 정도를 말한다.

점성도
다양한 점도를 갖는 액체 시뮬레이션. 왼쪽의 액체는 오른쪽의 액체보다 점도가 낮다.
기호	η, μ
다른 상태량에서의 유도식	μ = G·t
차원	${\mathsf {M}}{\mathsf {L}}^{-1}{\mathsf {T}}^{-1}$

점성을 엄밀히 측정하기는 상당히 어려운 일이지만, 굵기가 같은 가는 관을 같은 양의 액체가 타고 내리는 시간을 비교하면 점성이 큰 액체 쪽이 시간이 더 걸린다. 이때, 한쪽 액체를 표준으로 하여 시간을 재면 점성을 비교할 수가 있다.

점성은 온도가 올라가면 감소하는 것이 보통이므로 측정할 때는 온도를 일정하게 유지해야 한다.

오스트발트의 점도계를 사용하여 물을 표준으로 삼으면, 어떤 액체와 물의 점성의 비(비점성도)는 각각의 밀도를 d, dw, 점도계의 두 눈금 사이를 흘러내리는 시간을 t, tw라고 할 때 로 구할 수 있다.

분자성 액체에서는 액체로 존재하는 온도 범위가 좁은 물질이 넓은 물질에 비해서 점성이 작다. 또, 분자의 구조가 복잡한 것은 점성이 크다. 물이나 알콜 등은 수소 결합이 있으므로 양상이 좀 다르다.

비뉴턴 유체는 점성도가 시간의 영향을 받지 않는 유사소성, 소성, 팽창성 유동이 있고, 시간의 영향을 받는 요변성, 유변성 유동이 있다.

동점성계수

유체의 점성계수μ를 그 유체의 질량 밀도 ρ로 나눈 값을 동점성계수라고 한다. 동점성계수의 단위로는 m²/s, cm²/s를 사용하는데, 특히 cm²/s를 스토크스(Stokes)라 부르며 많이 사용한다. 뉴턴의 점성법칙에서는 점성계수 μ를 사용한다.

${\frac {\mu }{\rho }}=\nu$

층밀림 탄성 계수

$\eta =G\cdot t$

$\eta$는 점성도

$G={{\tau } \over {\gamma }}$는 층밀림 탄성 계수

$t$ 시간

물의 점성

온도 [°C]	점성 [mPa·s]
10	1.308
20	1.002
30	0.7978
40	0.6531
50	0.5471
60	0.4668
70	0.4044
80	0.3550
90	0.3150
100	0.2822

다양한 물질의 점성

대표적인 뉴턴 유체 및 일부 비뉴튼 유체의 유동적인 점성이 아래에 나열되어 있다.

선택된 기체의 점성 (100 kPa), [μPa·s]

가스	0 °C (273 K)	27 °C (300 K)
공기	17.4	18.6
수소	8.4	9.0
헬륨		20.0
아르곤		22.9
제논	21.2	23.2
이산화 탄소		15.0
메탄		11.2
에탄		9.5

다양한 성분의 유체 점성

유체	점성 [Pa·s]	점성 [cP]
벌꿀	2–10	2,000–10,000
당밀	5–10	5,000–10,000
녹은 유리	10–1,000	10,000–1,000,000
초콜릿 시럽	10–25	10,000–25,000
녹은 초콜릿*	45–130	45,000–130,000
케첩*	50–100	50,000–100,000
땅콩 버터*	c. 250	c. 250,000
쇼트닝*	c. 250	250,000

25 °C의 액체 점성

액체 ():	점성 [Pa·s]	점성 [cP=mPa·s]
아세톤	3.06×10^-4	0.306
벤젠	6.04×10^-4	0.604
피 (37 °C)	(3–4)×10^-3	3–4
피마자 기름	0.985	985
옥수수 시럽	1.3806	1380.6
에탄올	1.074×10^-3	1.074
에틸렌 글라이콜	1.61×10^-2	16.1
글리세롤	1.2 (20 °C)	1200
HFO-380	2.022	2022
수은	1.526×10^-3	1.526
메탄올	5.44×10^-4	0.544
모터 오일 SAE 10 (20 °C)	0.065	65
모터 오일 SAE 40 (20 °C)	0.319	319
나이트로벤젠	1.863×10^-3	1.863
액체 질소 @ 77K	1.58×10^-4	0.158
프로판올	1.945×10^-3	1.945
올리브 기름	0.081	81
피치	2.3×10⁸	2.3×10¹¹
쿼크-붙임알 플라스마	5×10¹¹	5×10¹⁴
황산	2.42×10^-2	24.2
물	8.94×10^-4	0.894

물과 우유의 점성의 예. 점성이 더 높은 액체는 같은 속도로 부었을 경우 이렇게 튀는 현상을 보이지 않는다.

벌꿀이 끈끈하게 내려가고 있다.

땅콩 버터는 반고체이므로 끝이 뾰족하다.

* 이 물질들은 비뉴턴 유체이다.

점성 유동

점성 유동(粘性流動)은 점성을 가진 유체의 흐름을 말하며 작용력 가운데 유체의 점성력이 우세한 경우의 운동을 말한다.

같이 보기

• 층밀림 비율
• 겉보기 점성도
• 뉴턴 유체
• 증점제
• 프란틀 수
• 층밀림 변형력
• 층밀림 두꺼워지기
• 유변성

참고 자료

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