[해설]
이 문제는 스토크스 법칙에 따른 입자의 침강속도 공식을 이해하고 있는지 평가하는 문제입니다.
스토크스 침강속도 공식: Vt = (ρp-ρa)gD²/18μ
여기서 Vt는 종단침강속도, ρp는 입자밀도, ρa는 공기밀도, g는 중력가속도, D는 입자직경, μ는 공기점성계수입니다.
[출제 포인트]
1. 스토크스 침강속도 공식의 각 변수들의 관계 이해
2. 비례/반비례 관계의 정확한 파악
3. 공식의 물리적 의미 이해
[주요 개념]
1. 침강속도는 입자직경의 제곱에 비례 (D²)
2. 밀도차(ρp-ρa)에 비례 (틀린 답인 2번은 반비례가 아닌 비례)
3. 중력가속도(g)에 비례
4. 공기점성계수(μ)에 반비례
5. 스토크스 법칙은 층류 조건(Re
심화 해설
입자의 침강속도와 스토크스 법칙에 대해 자세히 알아볼까요!
스토크스 법칙은 유체 내에서 구형 입자의 침강속도를 설명하는 중요한 법칙입니다. 침강속도(Vt)는 다음과 같은 식으로 표현됩니다:
Vt = (ρp - ρf)gD²/18μ
여기서 각 항목은:
- ρp: 입자의 밀도
- ρf: 유체(공기)의 밀도
- g: 중력가속도
- D: 입자의 직경
- μ: 유체의 점성계수
이 식에서 볼 수 있듯이, 침강속도는:
1. 입자직경의 제곱에 비례
2. 밀도차(ρp - ρf)에 비례
3. 중력가속도에 비례
4. 점성계수에 반비례합니다.
실무적으로 이는 집진장치 설계나 대기오염 제어에서 매우 중요한 원리입니다.
학습 참고용입니다. 실제 임상은 최신 지침과 소속 기관 프로토콜을 따르세요.