平成２０年度Ａ[問題 No.４]
[問題 No.４]流体の性質に関する記述のうち、適当でないものはどれか。
⑴水の密度は、1気圧のとき、4℃付近で最大になり、約1,000kg/m3 である。
⑵毛管現象は表面張力によるものであり、細管中の液面高さは表面張力に比例する。
⑶水の粘性係数は水温の上昇とともに大きくなり、空気の粘性係数は、温度の上昇とともに小さくなる。
⑷一般に、水はニュートン流体として扱われ、粘性による摩擦応力は、速度勾配に比例する。
平成２０年度Ａ[問題 No.４]解答
⑴適当である。
水は１気圧、4℃で体積が最大となり、密度は約1,000kg/m3となる。
正確には、1気圧3.98℃の純粋な水の密度は、1.000kg/㎥であり、水温が低いまたは高くても密度は小さくなる。また、1気圧0℃のときの密度は、999.84kg/㎥、1気圧100℃のときの密度は958.35kg/㎥である。0℃で氷になると約10%程度体積が増える。
⑵適当である。
液中に細い管を立てたときに、液体の表面が上昇又は下降する現象である。毛管現象は表面張力によるものであり、細管中の液面高さは表面張力に比例する。
⑶適当ではない。
流体固有の粘性を表す定数であり流体の種類と温度により変わる。
水のような液体の粘性係数は、温度が高くなるにつれて減少し、圧力の増加とともに多少増加する。
一方、気体の粘性係数は、温度の上昇とともに増加する。
⑷適当である。
粘性とは運動している流体内部の近接した２つの部分が相互に力を及ぼす性質のことであり、内部摩擦ともいう。
摩擦応力が速度勾配に比例する流体をニュートン流体という。
一般に、水はニュートン流体として扱われ、粘性による摩擦応力は、速度勾配に比例する。
正解：⑶