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과학과 공학 이야기97

PVT : Pressure, Volume, Temperature 거동 두 번째 PVT는 제목처럼, 압력-부피-온도의 상관관계를 나타낸 것이다. 압력, 온도에 따라 재료의 상(Phase)이 바뀌고, 이에 따라 부피(체적)가 변하는 특징을 말한다. 고분자뿐만 아니라, 다른 재료에서도 이러한 관계가 나타난다. 아래는 대표적인 물에 대한 PVT 그래프다. 1 기압 기준 0도씨를 기점으로 고체와 액체로 나뉘고 100도가 넘어가면 증발한다. 압력이 좀 더 높다면, 0도보다 낮은 온도에서 액체가 되기도 한다. 저기서 보이는 'Critical point'는 초임계점으로서, 액체와 기체를 구분할 수 없는 시점을 말한다. 초임계 상태에서 분자의 밀도는 액체와 비슷하지만, 점성도는 매우 낮아 기체와 가까운 상태다. 고분자에선 PVT 관계가 왜 필요할까? 일단 고분자란 단량체 분자들의 화학반응을 통하여.. 2021. 7. 21.
고분자 결정화 구조, 결정성과 비결정성, 아브라미와 나카무라 방정식 물체는 온도에 따라 고체, 액체, 기체로 나뉜다. 여기서 액체(=액상) or 기체(=기상)일 때 점차 일정한 모양과 크기를 갖는 고체 입자를 형성하는 것을 '결정화(crystallization)'이라고 한다. 결정화된 물체를 녹였다가 다시 얼린다면 이는 재결정화라고 한다. 여기서 고분자는 Amorphous(비결정성)과 Crystalline(결정성)으로 나뉜다. 엄밀히 말하면 결정성 고분자는 반결정(Semi Crysatlline)이다. 고분자의 결정구조를 확대해서 보면 아래와 같은 spherulites(구형)의 모양을 가지고 있다. 이때 선형적으로 잘 배열된 결정구조와 그렇지 않은 Amourphous region(비정질 영역)으로 나뉜다. 구조의 대부분이 결정형으로 이루어졌을 뿐, 100% 완벽한 결정성으.. 2021. 7. 13.
뉴턴 유체와 비뉴턴 유체 정리, Newtonian fluid, Non-Newtonian fluid 이전에 말했듯, 고분자의 유체는 '뉴턴 영역'과 '비뉴턴 영역'으로 나뉜다. 그리고 뉴턴 영역은 1차, 2차 영역으로 나뉘는데, 전단율이 0에 가깝거나 무한대에 가까울 때 점도가 일정한 영역을 말한다. 즉, 전단율과 전단력이 비례하며, 반면, 비뉴턴 영역은 전단율과 전단력이 비례하지 않아 전단율에 따라 점도가 달라지는 영역을 말한다. 멱 법칙을 따르기 때문에 'power law region'이라고도 불린다. 뉴턴 유체를 좀 더 자세히 살펴보면, 아래 수식으로 나타낼 수 있다. 여기서 'Tau'는 '전단응력', 'du/dx(=γ ̇)'는 '전단율'을 의미한다. 그리고 'μ=η'는 같은 의미로서 '점도(viscosity)'를 뜻한다. 즉, 전단율과 전단력은 항상 같이 비례하기 때문에 점도는 항상 같은 값이 .. 2021. 7. 3.
아레니우스 식에 대한 요약 및 정리, 아레니우스 점도 아레니우스 식 (Arrhenius Equation)은 반응속도의 온도 의존성 나타내는 식이다. 반응속도의 온도 의존성을 예로 들면, 음식은 시간이 지나면 상한다. 하지만 온도가 낮은 냉장고를 사용하면 상하는 것을 늦출 수 있다. 즉, 온도가 높으면 반응속도가 빠를 것이고, 낮으면 반응속도가 낮을 것이다. 온도와가 높을수록 반응속도가 빨라져 화학반응은 빠르게 나타나는 것이다. 즉, 화학반응이 일어나는 속도는 온도에 의존하는 것인데, 식은 아래와 같다. *활성화 에너지는 화학 반응이 진행되기 위한 최소한의 에너지를 말한다. 활성화 에너지가 낮을수록 반응이 일어나기 쉽고, 반대로 에너지가 높으면 반응이 일어나기 어렵다 여기서 양변에 자연로그를 취해주면, y축을 통해 아레니우스 상수 A와 기울기를 통해 -Ea/.. 2021. 6. 27.
MF(정밀여과), UF(한외여과). NF(나노여과), RO(역삼투)란? 한국의 수도시설은 굉장히 잘 되어있는, 깨끗한 편에 속한다. 예전에 페놀 사건 이후 경각심이 많이 올라갔으며 이후 정수 처리에 신경을 상당히 많이 쓰기도 했다. 물론 최근 붉은 수돗물 사태와 같은 일들이 있었으나 한국의 정수 처리 시설은 전반적으로 잘 되어있는 것이 맞다. 정수 처리를 위해선 불순물을 거를 필터가 필수적이다. 필터는 크게 4가지로 나뉜다. 막의 종류 기공 제거 물질 정밀여과 (MF : Micro Filter) 0.1~1㎛ 부유물질, 콜로이드, 세균, 조류, 바이러스, 크립스토포리디움, 포낭, 자이디아 한외여과 (UF : Ultra Filter) 0.001~0.1㎛ 부유물질, 콜로이드, 세균, 조류, 바이러스, 크립스토포리디움, 자이디아, 포낭, 부식산 등 나노여과 (NF : Nano fi.. 2021. 5. 26.