점성도

점성도^[1][2][3](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	${\displaystyle {\mathsf {M}}{\mathsf {L}}^{-1}{\mathsf {T}}^{-1}}$

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 감소^[4]하는 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.^[5]

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

층밀림 탄성 계수

${\displaystyle \eta =G\cdot t}$

${\displaystyle \eta }$는 점성도

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

${\displaystyle t}$ 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.^[6]

선택된 기체의 점성 (100 kPa), [μPa·s] 가스 0 °C (273 K) 27 °C (300 K)[7] 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[8] 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[9] 3.06×10^-4 0.306 벤젠[9] 6.04×10^-4 0.604 피 (37 °C)[10] (3–4)×10^-3 3–4 피마자 기름[9] 0.985 985 옥수수 시럽[9] 1.3806 1380.6 에탄올[9] 1.074×10^-3 1.074 에틸렌 글라이콜 1.61×10^-2 16.1 글리세롤[11] 1.2 (20 °C) 1200 HFO-380 2.022 2022 수은[9] 1.526×10^-3 1.526 메탄올[9] 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[9] 1.863×10^-3 1.863 액체 질소 @ 77K 1.58×10^-4 0.158 프로판올[9] 1.945×10^-3 1.945 올리브 기름 0.081 81 피치 2.3×10⁸ 2.3×10¹¹ 쿼크-붙임알 플라스마[12] 5×10¹¹ 5×10¹⁴ 황산[9] 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