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표면장력 측정 실험, 열전도실험 결과레포트

1. 실험목적→표면장력이란 무엇이며, 표면장력계를 이용하여, 표면장력을 측정하고 그 원리를 이해한다.2. 실험장치① 표면장력계(A:강철선/ B:알루미늄 막대/ C:백금링/ D:A의 비틀림 조절용 나사/ E:눈금판)※고리가 액면에서 떨어졌을 때의 강철선의 비틀림 각도를눈금판 E로 읽으면 선의 비틀림 상수에서 F를 알 수 있다.② 증류수, 식염수③ 적외선 온도계3. 실험방법① 먼저 백금링(K) 및 용기(L)를 깨끗이 한다.② 본 기계장치가 수평이 되도록 조절나사로 조절한다. (수평은 수평조준기를 기준으로 조절한다.)③ Dial(G)에서 Vernier(H)의 0점을 주눈금의 0점에 일치시킨다.④ 나사에서 피아노선을 적절하게 긴장시키고, 백금링을 가는 선의 선단에 매단다.⑤ 용기대 위 용기 중에 증류수를 8/10정도 넣고, 백금링이 용기의 대략 중앙에 위치하게 둔다, 조절나사(M)에서 용기대를 올려 액면과 백금링을 접촉시킨다.⑥ Dial을 천천히 우로 돌리고, 피아노선이 꼬이기 때문에 조절나사를 회전하고, 가는 선의 지침(S)이 거울에 일치할 때, Dial 및 조절나사를 같이 회전시켜 조정하고, 백금이 액면과 떨어지는 순간에 정지시키며 동시에 적외선온도계로 온도를 측정한다. 이 과정을 반복한다.⑦ 식염수를 이용하여 위의 측정을 반복한다.4. 계산과정x_of(x_0})xf(x)x_1f(x_1})① 보간법을 사용하여 정확한 측정결과를 구한다.f(x)=f(x _{o} )+ {f(x _{1} )-f(x _{o} )} over {x _{1} -x _{0}} (x-x _{0} ) ※보간법② 다음의 공식을 이용해 성능계수를 구한다.y= {W} over {X} ※성능계수(W: 각 온도에서의 표면장력 값 / X: 눈금읽기의 평균치)증류수의 표면장력온도dyne/cm온도dyne/cm온도dyne/cm온도dyne/cm5℃74.9219℃72.9024℃72.1329℃71.3810℃74.2220℃72.7525℃71.9730℃71.2315℃73.4921℃72.5926℃71.8417℃73.1922℃72.4427℃71.6918℃73.0523℃72.2828℃71.54증류수 측정 결과식염수 측정 결과온도(℃)실험값(dyne/cm)성능계수온도(℃)실험값(dyne/cm)이론값(dyne/cm)23.879.50.9076722.15850.9722.583.50.8665921.75951.8522.2840.8620221.858.551.41평균22.8382.330.8787621.8761.6251.41① 23.8℃일 때 → 72.28+ {72.13-72.28} over {24-23} (23.8-23)=72.16 [dyne/cm]② 22.5℃일 때 → 72.44+ {72.28-72.44} over {23-22} (22.5-22)=72.36 [dyne/cm]③ 22.2℃일 때 → 72.44+ {72.28-72.44} over {23-22} (22.2-22)=72.41 [dyne/cm]① 23.8℃일 때 →y= {72.16} over {79.5} =0.90767② 22.5℃일 때 →{72.36} over {83.5} =0.86659③ 22.2℃일 때 →{72.41} over {84} =0.86202① 22.1℃일 때 →0.87876 TIMES 58=50.97 [dyne/cm]② 21.7℃일 때 →0.87876 TIMES 59=51.85 [dyne/cm]③ 21.8℃일 때 →0.87876 TIMES 58.5=51.41 [dyne/cm]5. 실험결과와 고찰실험결과→ 표면장력 실험에서는 표면장력계를 이용하여 증류수와 식염수의 표면장력을 측정하는 실험이었다. 증류수와 식염수의 실험 평균 표면장력값은 각각 82.33 [dyne/cm], 61.62 [dyne/cm]로 측정되었다. 위의 계산과정과 결과도표를 보면 알 수 있듯이 모두 이론값

공학/기술| 2016.11.16| 8페이지| 2,000원| 조회(261)

기계공학실험, 결과레포트, 표면장력 측정 실험, 열전도실험 결과레포트

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미소 유체로의 관로 유속 예측 예비레포트

1. 랩온어칩 (Lab on a chip)랩온어칩 (=micro fluidics chip: 미세 유체 칩)이란?'하나의 칩 위에 실험실을 올려놓았다'는 뜻으로,‘lap on a chip'은 손톱만한 작은 크기의 칩으로실험실에서 할 수 있는 연구를 수행할 수 있는차세대 바이오칩이다. 플라스틱·유리·규소 등의소재를 사용해 나노미터 이하의 미세 채널을 만들고,이것으로 극미량의 샘플이나 시료만으로 기존의실험실에서 할 수 있는 실험이나 연구 과정을 신속하게 대체한다.이 칩을 이용하면 극미량의 시료나 샘플만으로도 실험 연구과정을 신속하게 진행할 수 있어 한 방울의 피로도 각종 암 진단이나 적혈구·백혈구의 세포 수 측정이 가능하다. 현재 의학, 생명공학, 환경 등 다양한 분야에서 차세단 진단ㆍ분석장치로 개발, 연구 중이다. 2000년 이후 바이오 기술이 급속도로 발달하면서 주목받기 시작하였다. 2000년대 들어와 랩온칩은 생물학 분야를 벗어나 환경, 식품화학, 의학진단, 화학분석, 합성화학, 약학등 광범위하게 연구되고 있다. 또 유체역학 거동을 살피는 유용한 실험도구로 사용되기도 하며, 최근에는 나노기술과 결합하여 나노물질 합성, 나노물질 분석에도 사용된다. 시약 및 용매의 소모량이 매우 적어 친환경적이고, 현재는 전 과정의 전문화로 비전문가도 사용이 쉽고, 소형화로 휴대가 간편하여 현장에서의 분석이 가능하다는 것 등의 많은 장점이 있다.랩온어칩의 종류로는 액체구동방식에 따른 분류(공기압 방식, 진공흡입방식, 주사기펌프방식, 전기삼투압방식, 공기압구동펌프 방식, 전기젖음방식), 재료에 따른 분류(연질 실리콘 PDMS 칩, 아크릴 칩, COC수지 칩, 유리칩), 구조에 따른 분류(이중칩, 다중칩)로 나눌 수 있다.2.미소유체역학미세 종합 분석 시스템 및 랩 온 어 칩의 상용화에 기초가 되는 기반ㆍ핵심 기술을 연구ㆍ개발하는 학문이다. 이 학문의 장점은 소량의 시약만을 사용 하여 반응 시간의 단축, 다양한 조건의 실험을 하나의 칩에서 한번에 수행함으로써 대용량 검사가 가능한 점이다.마이크로플루이딕 시스템은 매우 낮은 레이놀즈수를 가지기 때문에, 칩 내에서의 유체의 흐름은 기본적으로 층류형태를 띄게 된다. 크게 연속흐름기반의 마이크로플루이딕 시스템, 액적 기반의 마이크로 플루이딕스로 나누어 진다.연속흐름 기반 시스템을 사용하면 유체 흐름의 정교한 제어가 가능하지만, 수행하는 실험의 수가 늘어남에 따라 장치의 크기도 거의 선형적으로 증가를 하게 되기 때문에 장치의 스케일링-업 에 한계를 가지게 된다.액적 기반의 시스템을 사용하게 되면, 장치의 크기를 늘리지 않고도 다양한 실험을 하나의 칩에서 수행할 수 있게 된다. 연속흐름 기반 시스템과는 달리, 액적 기반의 마이크로플루이딕스는 서로 섞이지 않는 두 유체를 이용해 칩내에서 서로 분리된 액적을 형성시키는데 초점이 맞춰져있다. 칩 내에서 형성된 매우 균일한 크기 분포를 가지는 액적은 그 각각이 하나의 마이크로 반응기로서 이동, 혼합, 분석 등에 이용이 될 수 있다.3.현미경인간의 눈으로 관찰할 수 없는 미세한 물체나 미생물을 확대하여 관찰하는 기구이다. 원리는 초점 거리가 짧은 두 개의 볼록렌즈로 물체를 두 번 확대시키는 것인데, 상용적으로 사용되는 현미경은 2개의 대물렌즈와 대안렌즈로 구성된 복합현미경을 뜻한다. 종류와 모양은 사용목적·제작연대·제작회사의 차이에 따라 여러 가지가 있으나 구조적으로 분류하면, 가장 일반적인 투과현미경 이외에 금속현미경, 편광현미경, 형광현미경, 위상차(位相差)현미경, 자외선현미경, 이온현미경 등의 특수한 것들이 있다.현미경의 구조 및 배율대물렌즈의 초점(F2)과 대안렌즈의 초점(F'1)사이의 거리 L을 광학 통의 길이라고 하며, 초점거리 f0, fe가 모두 짧으므로 L은 근사적으로 두 렌즈 사이의 거리(경통의 길이)에 해당된다.대물렌즈의 초점(F2)과 대안렌즈의 초점(F'1)사이의 거리 L을 광학 통의 길이라고 하며, 초점거리 f0, fe가 모두 짧으므로 L은 근사적으로 두 렌즈 사이의 거리(경통의 길이)에 해당된다.d:분해능n:굴절률λ:사용하는 광선의 파장alpha :대물렌즈에 입사하는 광선과 렌즈의 광축의 최대각→그 배율과 식별할 수 있는 최소의 간격, 즉 분해능으로 결정된다. (이 크기는 빛의 회절에 의해 결정됨.)d= {lambda } over {2nsin alpha }이 때,4. 베르누이 방정식 (Bernoulli Equation)유체가 흐름선(유선-流線)을 그리며 흐를 때, 두 점 A와 B의 높이 그리고 두 점에서의 압력과 흐르는 속도 사이의 관계를 두 점에서 역학적 에너지가 보존됨을 바탕으로 수식으로 나타낸 것을 가리킨다. 기준점에 대한 높이 h 로 위치에너지를, 유체가 흐르는 속도 v 로 운동에너지를, 압력 P로 일(에너지) 을 나타낼 수 있는데 어느 한 점에서 이 세 에너지의 합은 다른 점에서의 세 에너지의 합과 같음을 나타내는 식이다. 이 때 유체의 밀도는 변하지 않는다고 가정한다. 또 유체의 위치에너지나 운동에너지는 밀도 ρ 를 써서 나타 내어야 하며, 압력은 유체가 정지 해 있을 때의 압력과 같지 않다. 베르누이 방정식의 형태는 다음과 같다.{P} over {rho } + {v ^{2}} over {2} +gh=const v : 유선 내 한 점에서의 유동 속도p : 그 점에서의 압력g : 중력 가속도 rho : 유체의 밀도{gamma v ^{2}} over {2g } h : 기준면에 대한 그 점의 높이*여기서 P를 정압,를 동압이라고 하고, 이들의 합 p _{t}를 전압(Total pressure)이라 한다.따라서 단순화된 베르누이 방정식은 정압력+동압력=전압력으로 요약될 수 있다.위 식에서 보면 어떤 속도에서는 압력이 0이되거나 혹은 음의 값을 갖는 압력이 될 수도 있는 것처럼 나타난다. 그러나 실제로 기체나 액체에서 압력이 0 또는 음의 값을 가질 수 없고 베르누이 방정식은 압력이 0이 되기 전부터 적용이 불가능 해진다. 또한 위 식에서의 속도의 제곱과 압력이 선형적인 관계에 있지만 실제 기체에서 속도가 낮을 경우에만 이 관계가 성립한다고 불 수 있다. 액체의 경우 속도가 높아지면 비선형 과정들이 발생하고, 기체의 경우 속도가 높아지면 밀도가 달라져 밀도가 일정하다는 가정에 어긋나게 된다. 따라서 베르누이 방정식은 비압축성 유동에 대해서만 유효하다. 대부분의 경우 액체는 밀도가 일정하다고 생각할 수 있다. 기체의 경우는 그 유동속도가 매우 낮아 유선에 따른 기체의 밀도 변화가 무시할 만큼 작은 경우에 비압축성으로 간주할 수 있게 된다. 따라서 베르누이 방정식을 적용 하기 위해서는 다음과 같은 가정이 필요하다.

공학/기술| 2016.11.16| 3페이지| 1,000원| 조회(154)

기계공학실험, 예비레포트, 미소 유체로의 관로 유속

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