Stokes의 법칙(침전직경)

1. 소개: Stokes의 법칙(침전직경)

Stokes의 법칙은 입자가 유동액체 속에서 어떻게 움직이는지를 나타내는 중요한 개념 중 하나입니다. 이 법칙은 입자의 침전직경과 입자의 미소한 운동에 관련이 있습니다.

 

2. Stokes의 법칙의 기초 이해

Stokes의 법칙은 작은 입자가 특정 유동액체 안에서 얼마나 빨리 침전하는지를 설명하는데 사용됩니다. 이는 입자의 크기와 유동액체의 성질에 의해 결정됩니다.

 

3. 침전 직경과 입자의 특성

침전직경은 입자가 안정적으로 침전하는 데 필요한 최소 크기를 나타냅니다. 이는 입자의 밀도, 유동액체의 점성 및 중력 가속도에 의해 영향을 받습니다.

 

4. 침전 직경을 예제로 이해하기

 

5. 침전 직경의 중요성

침전 직경을 이해하는 것은 입자가 특정 환경에서 어떻게 행동하는지 예측하는 데 도움이 됩니다. 이는 산업적인 및 환경적인 응용에서 중요한 역할을 합니다.

 

6. 결론

Stokes의 법칙과 침전 직경은 입자의 움직임을 예측하는 데 중요한 도구입니다. 입자의 크기와 유동액체의 특성을 고려하여 침전 직경을 계산함으로써, 우리는 다양한 분야에서의 응용에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다.

 

 Stokes의 법칙(침전직경)

Vg (m/sec) = (dp)²·(ρp - ρ)·g/18μ

여기서, dp : 입자의 직경[m]

ρp : 입자의 밀도[kg/㎥]

ρ: 입자주변 유체(공기)의 밀도[kg/㎥]

μ : 입자주변 유체(공기)의 점도[kg/m·sec]

g : 중력가속도[9.8m/sec²]

※ 입자의 침강속도는 가스의 점도에 반비례한다.

예제>

지름이 5㎛의 구형입자의 침강속도가 0.5cm/sec 이다. 같은 조건에서 지름이 20 ㎛인 같은 밀도의 구형입자의 침강속도는?

Vg (m/sec) = (dp)²·(ρp - ρ)·g/18μ ⇒ Vg = K x dp²

<풀이>

dp = 5㎛ 일 때 ⇒ 0.5cm/sec = K(5 x 10^-4)²,

∴ K = 2 x 10^6 dp = 20㎛ 일 때 ⇒ Vg = (2 x 10^6) x (20 x 10^-4)²= 8cm/sec

∴ Vg20 = 8cm/sec