유체 속에서 중력 낙하하는 입자에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? | [9급 지방직 화학공학일반] 16년 1회차 기출문제 상세 페이지
1[9급 지방직 화학공학일반] 16년 1회차
유체 속에서 중력 낙하하는 입자에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
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입자에는 부력, 항력 및 중력이 작용하며 ‘가속력＝중력－부력－항력’의 관계식이 성립한다.
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입자가 가속됨에 따라 항력이 증가하면서 가속도를 감소시키며 결국 가속도가 영(0)이 될 때 종말 속도에 도달한다.
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입자의 레이놀즈(Reynolds) 수가 1보다 상당히 작을 때(Re≪1) Stokes 법칙이 적용되며 이 때 항력계수(CD, drag coefficient)는 0.40～0.45로 거의 일정하다.
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크기가 매우 큰 입자가 기체나 저점도 유체 내에서 낙하할 때에는 Stokes 법칙이 성립하지 않는다.
해설
옳지 않은 것은 Stokes 영역에서 항력계수가 0.40~0.45로 거의 일정하다고 한 설명이다.
Stokes 영역()에서는 로 항력계수가 레이놀즈 수에 반비례한다. 항력계수가 거의 일정한 것은 레이놀즈 수가 큰 뉴턴 영역의 특징이다.
- 낙하 입자에는 중력·부력·항력이 작용하며 가속력은 중력에서 부력과 항력을 뺀 값이다.
- 속도가 커질수록 항력이 커져 가속도가 줄고, 가속도가 0이 되면 종말 속도에 이른다.
- 큰 입자가 기체나 저점도 유체 속에서 떨어지면 레이놀즈 수가 커져 Stokes 법칙이 성립하지 않는다.
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