점성 계수(점도)와 동점성 계수(동점도)의 차이에 대해

점성 계수(점도)와 동점성 계수(동점도)의 차이에 대해

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점성 계수(점도) Dynamic viscosity와 동점성 계수(동점도) Kinematic viscosity는 함께 물질과 상태가 결정되면 값이 정해지는 물성 값이다.

유체(기체와 액체)의 성질을 나타낸다.

유체의 흐름이 있고 그 중에서 속도에 차이가 있으면 아래 그림과 같이 속도가 빠른 유체를 느리고 속도가 느린 유체를 빠르게 하는 방향으로 점성력이 작용한다.

이 때 유체간에 작용하는 힘은 단위면적당 응력 μ[N/m2]로서 속도v[m/s]의 기울기와 점성계수μ[Pas]에서 다음 식과 같이 나타난다.

점성계수는 어떤 물질이 얼마나 힘을 확산하기 쉬운지를 나타내고 있고, 동점성계수는 어떤 물질이 얼마나 속도를 확산하기 쉬운지를 나타낸다.

힘의 확산과 속도의 확산은 어떻게 다를까.

점성계수가 크면 큰 힘이 전달되지만 물질의 질량(밀도)이 크면 큰 힘이 가해져도 속도는 크게 변화하지 않는다.

질량(밀도)이 작으면 큰 힘이 아니더라도 속도도 크게 변화해 멀리 속도 변화가 확산된다.

이처럼 속도가 전달되기 쉬움 동점성계수는 힘이 전달되기 쉬움 점성계수와 밀도에 따라 결정된다.

이로부터 동점성 계수 ν[m2/s]는 다음 식과 같이 점성 계수 μ[Pas]를 밀도 ρ [kg/m3]로 나누는 것으로 구해진다.

열전도율과 열확산률(온도전도율)도 같은 관계로 열의 확산과 온도의 확산을 각각 나타낸다.

전달된 열로 인해 어느 정도 온도가 변화할지는 부피당 단위온도를 높이는 데 필요한 에너지로 열을 나누면 된다.

부피당 단위온도 높이는데 필요한 에너지는 비열에 밀도를 가한다고 요구된다.

이로부터 열전도율 k [W/mK]를 비열 c [J/Kkg]와 밀도 ρ [kg/m3]로 나누면 열확산율 a [m2/s]가 된다.

운동량(내부에너지)이 힘(열)으로서 전해진다(확산된다).

운동량(내부에너지)의 확산은 속도(온도)의 경사가 있으면 힘(열)으로서 전해진다.

그 힘(열)이 전달되는 크기가 물질에 따라 달라 점성계수(열전도율)로 나타난다.

확산은 속도(온도) 기울기에 의해 일어나기 때문에 속도장(온도장)으로의 확산이 미치는 영향은 속도(온도)의 변화를 나타내는 동점성계수(열환산율)로 나타난다.

동점성계수와 열확산률은 속도와 온도의 확산을 나타내며, 모두 단위는 m2/s이다.

 

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