23-1뉴턴유체에서 전단속도와 점도가 어떤 관계에 있는지 설명하시오. | 2023년 식품안전기사실기(필답형) 1회차 기출문제 상세 페이지

전단속도가 커지든 작아지든 점도는 달라지지 않고 일정하다.

[해설]

뉴턴의 점성법칙을 따르는 유체를 뉴턴유체라 한다. 전단응력 $\tau$ 와 전단속도 $\dot{\gamma}$ 가 원점을 지나는 직선 관계에 있고, 그 기울기가 점도 $\mu$ 다.

$\tau = \mu \dot{\gamma} = \mu \dfrac{du}{dy}$

점도를 정의식으로 되돌리면

$\mu = \dfrac{\tau}{\dot{\gamma}}$

가 되는데, 분자와 분모가 비례하므로 전단속도를 아무리 바꾸어도 그 비는 일정하다. 즉 뉴턴유체의 점도는 전단속도와 무관한 상수이며, 온도와 압력이 정해지면 물질 고유의 값으로 결정된다.

물, 우유, 청량음료, 식용유, 묽은 설탕용액 등이 여기에 해당한다. 반대로 전단속도가 커질수록 점도가 낮아지면 의가소성(전단담화) 유체, 높아지면 팽창성(전단농화) 유체이며, 케첩처럼 일정한 항복응력을 넘어야 흐르기 시작하면 빙햄소성 유체로 분류한다.