토목기사 요약/수리수문학/물의 성질

출제 기준

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2019-2021

  • 점성계수
  • 압축성
  • 표면장력
  • 증기압

유체의 물리적 특성

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  • 연속방정식에서 체적유량 사용 이유? 물을 비압축성 유체로 가정하므로.(06)
  • 물은 실제 유체(점성, 압축성)와 이상유체(비점성, 비압축성)로 구분. (96)

실제 유체에서만 발생하는 현상

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  • 박리(separation)
  • 경계층
    • 경계층 내 전단저항 발생
    • 경계층 내에서는 층류 발생 가능.
    • 경계층에서 레이놀즈 응력 존재.
  • 마찰손실(99)

물의 밀도

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00 직접 출제 외에도 동점성계수, 레이놀즈 수 계산 시 등에 쓰임.

102kg s2/m4[1]

물의 밀도는 왜 저렇게 나오나?

 

 

여기서 kg은 사실 kg중인데 생략해서 쓴 것임. 즉 물의 밀도를 질량을 이용해서 쓰면  인 것이고, kg중을 쓰면  이다.

점성계수

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  • 점성(viscosity) : 물 입자가 상대적으로 운동할 때, 물 입자간 또는 물 입자와 고체 경계면 사이에 상대적 속도 차에 의해 마찰력을 발생시키는 물의 성질.

18-2

동점성계수는 점성계수 μ를 밀도 ρ로 나눈 것이다.

  [stokes] = [cm2/s]

압축성과 탄성

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  • 체적탄성계수는 압력 변화와 체적 변화율의 비. 체적탄성계수의 역수가 압축률(98)
  • 물의 압축성과 관계있는 것 : 함유 공기량, 온도, 압력(00)
  • 기압 커지면 압축률 감소, 체적탄성률 증가.(93)
  • 체적탄성계수   (93, 01)

단위와 차원

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♣♣13-1, 13-2, 14-2, 18-3, 19-1

  •  (유도하기)
  •   (00)
    •   (05, 13)
  •  
  • 1기압 하에서 물의 단위 중량은 보통 ω나 γw로 쓰며, 1000kg중/m³(1t중/m³=1g중/cm³)으로 나타낸다.(편의상 '중'을 빼고 쓰더라도 질량단위로 쓴 것이 아님!)
  • 표면장력 F/L
  • 암기보다 이해해서 유도하는 게 편한 것 같다. 원리로 연습하면 됨. 차원 많이 물어보네
밀도   유도 가능
점성 계수 g/cm s   뉴턴의 점성법칙에서 유도
동점성 계수(18-1) cm2/s [L2 T-1] 뉴턴의 점성법칙에서 유도
탄성계수 [ML-1T-2], [FL-2] 훅의 법칙에서 유도
투수계수 cm/s [LT-1] 다르시의 법칙에서 유도

각주

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  1. 임진근 외, <<토목기사 과년도 - 수리수문학>>(2015), 성안당, 4쪽