토목기사 요약/수리수문학/물의 성질 문서 원본 보기

== 출제 기준 ==
2019-2021

* 점성계수
* 압축성
* 표면장력
* 증기압

== 유체의 물리적 특성 ==
* 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 ===
* [https://blog.naver.com/mykepzzang/221104454907 박리(separation)]
* [[w:경계층|경계층]]
** 경계층 내 전단저항 발생
** 경계층 내에서는 층류 발생 가능.
** 경계층에서 레이놀즈 응력 존재.
* 마찰손실(99)

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

102kg s<sup>2</sup>/m<sup>4</sup><ref>임진근 외, <<토목기사 과년도 - 수리수문학>>(2015), 성안당, 4쪽</ref>

물의 밀도는 왜 저렇게 나오나?

<math>\gamma_w = 1000kg/m^3</math>

<math>\begin{align} \rho & = \frac{\gamma_w}{g} = \frac{1000 \frac{kg}{m^3}}{9.8 \frac{m}{s^2}} \\
                   & = 102 kg \cdot s^2 / m^4 \\ \end{align}</math>

여기서 kg은 사실 kg중인데 생략해서 쓴 것임. 즉 물의 밀도를 질량을 이용해서 쓰면 <math>1t/m^3 = 1000kg/m^3 = 1g/cm^3</math>인 것이고, kg중을 쓰면 <math>102 kg(f) \cdot s^2 / m^4</math>이다.

=== 점성계수 ===
* 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.

<math>\nu = \frac{\mu}{\rho}</math> [stokes] = [cm<sup>2</sup>/s]

=== 압축성과 탄성 ===
* 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 <math>K = - \frac{dP}{dV/V}</math> (93, 01)

== 단위와 차원 ==
♣♣13-1, 13-2, 14-2, 18-3, 19-1

* ♣ <math>F = MLT^{-2}, \quad M = FL^{-1}T^2</math>(유도하기)
* <math>1 dyne = 1g \cdot cm/s^2 = \frac{1gf}{980}</math> (00)
** <math>\frac{4\times 74 dyne/cm \times \cos 8^{\circ}}{1mm\times 1g/cm^3} = \frac{4\times \frac{74}{980} g/cm \times \cos 8^{\circ}}{0.1cm\times 1g/cm^3} = 3cm</math> (05, 13)
* <math>1L = 1000mL = 1000cm^3 = 10^{3-6} m^3</math>
* 1기압 하에서 물의 단위 중량은 보통 ω나 γ<sub>w</sub>로 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

{| class="wikitable"
|+ 
| 밀도 ||  || <math>[ML^{-3}], \ [FL^{-4}T^2]</math>
|유도 가능
|-
| 점성 계수 || g/cm s || <math>[ML^{-1}T^{-1}], \ [FL^{-2}T]</math>
|뉴턴의 점성법칙에서 유도 
|-
| 동점성 계수(18-1) || cm<sup>2</sup>/s || [L<sup>2</sup> T<sup>-1</sup>]
|뉴턴의 점성법칙에서 유도
|-
| 탄성계수 ||  || [ML<sup>-1</sup>T<sup>-2</sup>], [FL<sup>-2</sup>]
|훅의 법칙에서 유도
|-
| 투수계수 || cm/s || [LT<sup>-1</sup>]
|다르시의 법칙에서 유도
|}

== 각주 ==