[유체역학] 유체의 상태량?

한 시스템의 어떤 특성을 상태량이라고 부릅니다.

친숙한 상태량으로는 압력 P, 온도 T, 부피 V, 질량 m등이 있습니다. 

유체역학에서는 점성, 열전도도, 탄성계수, 열팽차 계수, 속도, 고도 같은

친숙하지 않는 것들도 포함되어 있습니다. 

상태량은 시스템의 질량과 무관한(온도, 압력, 밀도) 강성적 상태량과

시스템의 크기 또는 부량에 따라 결정되는 종량적 상태량이 있다.

상태량 출처: McGraw-Hill Korea 유체역학

밀도는 단위 부피 당 질량으로 정의 되며, 밀도의 역수는 비체적 V 입니다. 이는 단위 질량 당 부피로 정의 됩니다.

일반적으로 물질의 밀도는 온도와 압력에 의존합니다. 대부분 기체의 밀도는 압력에 비례하고 온도에 반비례합니다. 

반면에 액체와 고체는 본질적으로 비압축성 물질로 압력에 따른 밀도 변화는 보통 무시할만합니다.

밀도 출처: 출처: McGraw-Hill Korea 유체역학

때때로 물질의 밀도는 잘 알려진 물질의 밀도와 상대적인 값으로 주어집니다. 이를 비중이라고 하는데 규정된 온도에서 표준물질의 밀도(보통 4℃의 물 밀도 1000kg/m3)에 대한 고려하는 물질의 밀도의 비율로 정의 됩니다. 

비중 출처: 출처: McGraw-Hill Korea 유체역학

물질의 압력, 온도와 밀도를 관련시키는 방정식을 상태 방정식이라고 부르며, 기체 상태의 물질에 대해 가장 잘 알려진 상태 방정식은 이상기체 상태 방정식이라고 합니다.

이상기체 상태 방정식 출처: 출처: McGraw-Hill Korea 유체역학

상변화 과정 중의 순수 물질에 대한 온도와 압력은 종속적인 상태량입니다. 온도와 압력은 사이에는 1대1의 대응이 존재 합니다. 주어진 압력에서 순수 물질이 상변화를 하는 온도를 포화 온도, 이와 마찬가지로 주어진 온도에서 순수 물질이 상변화를 하는 압력을 포화 압력이라고 부릅니다. 

에너지는 열, 기계, 운동, 위치, 전기, 자기, 화학 및 핵 에너지와 같은 수많은 형태로 존재 할 수 있습니다. 이들의 합은 시스템에서 총에너지로 구성됩니다. 

에너지의 미시적 형태의 합은 시스템의 내부에너지라고 부리고, 거시적 에너지는 운동에 관련되어 있고 중력, 자력, 전기와 표면장력과 같은 외부 효과의 형향에 관련되어 있어 운동 에너지라고 불립니다.

또한, 고정된 좌표계에 상대적인 시스템의 속도를 나타내며, 중력장 내에서 고도에 따른 영향을 받는 에너지를 위치에너지라고 합니다.

일상생활에서 열에 의한 영향이 있는 에너지를 열 에너지라고 합니다. 

유체에서 운동에 대항하는 유체 내부 저항 또는 유동성을 나타내는 상태량을 점섬이라고 부르며, 흐르는 유체가 유동 방향으로 물에 작용하는 힘을 항력이라고 부릅니다. 

이상 유체 상태량에 대하여 정리하여 보았습니다.

그럼 오늘은 이상입니다.