토목기사 압축성 — 밀도 변화와 체적탄성계수

압축성의 뜻이 밀도에 있다. 압력이 커지면 유체의 부피가 줄고 같은 질량이 더 좁은 곳에 들어가므로 밀도가 커진다. 그래서 재료의 문항은 「압축성을 무시할 수 있는 경우는 그 유체의 무엇을 무시할 수 있는 경우에만 가능한가」의 답을 밀도 변화로 잡는다. 비중이나 속도, 점성의 변화를 답으로 적은 선지가 오답이다.

압축성의 크기는 체적탄성계수로 나타낸다. 재료가 주는 식은 K = -ΔP/(ΔV/V) 꼴로, 압력 변화에 대한 부피 변화의 비를 뒤집은 값이다. 압력이 커지면 부피가 줄어드는 방향이므로 부호를 붙여 K를 양수로 만든다. 같은 압력 변화에 부피가 조금만 줄어드는 유체일수록 K가 크고, 압축되기 어려운 유체라고 한다.

이상유체도 이 성질로 규정된다. 이상유체는 점성과 압축성을 모두 무시한 가상의 유체다. 곧 비점성이고 비압축성인 유체이며, 점성만 무시하거나 압축성만 무시한 유체를 이상유체로 적은 선지가 오답이다. 압축성과 점성을 한데 묶어 「이상유체는 점성이 크고 압축성이 작은 유체」처럼 적은 선지도 오답이다.

점성과 자리를 갈라 둔다. 유속이 빠른 부분이 느린 부분의 입자를 끌어당기고 느린 부분이 빠른 부분을 붙잡는 작용은 점성이다. 압축성은 부피와 밀도가 압력에 따라 변하는 성질이므로, 두 성질을 바꾸어 놓은 선지가 오답이다. 점성의 정의와 계산은 [점성계수] 카드에서 다룬다.

정리하면 압축성은 ① 압력에 따른 부피·밀도의 변화, ② 체적탄성계수 K = -ΔP/(ΔV/V), ③ 이상유체의 두 조건(비점성·비압축성) 가운데 하나로 잡아 두면 된다.