粘度は、液体が持つ流動に対する内部抵抗です。一般に、流れの遅い液体は内部抵抗が大きくなることが観察されています。これは、分子間力が強いためです。したがって、これらの液体の粘度の次元はより粘性が高く、より高い粘度を保持します。
物理学では、粘度の次元式を説明するとき、液体の隣接する層が相対運動しているときにそれらの間に発生する摩擦力を定量化するものとして概念化されています。
また、内部抵抗が小さい液体ほど速く流れることがわかります。これは主に粘度が低いためです。
粘度の意味を理解したので、次にそれがどのように機能するかを理解しましょう。
粘度の働き
例を通して、粘度が実際にどのように機能するかを理解しましょう。
細い管の中を流れる液体を考えてみましょう。これで、液体のすべての部分が同じ速度でチューブから通過することはなくなります。ここで、液体がさまざまな円筒状の薄い同軸層でできていると想像してください。これらの層は、チューブの壁と接触するとき、主に静止しています。液体が壁から管の中心に移動すると、円筒形の層の速度が増加し、中心で最大になります。
これは層流とも呼ばれます。これは、あるレイヤーからその横にあるレイヤーへの速度のグラデーションです。液体が中心から壁に向かって移動するにつれて、層の速度が低下し続けることがわかります。これは、すべてのレイヤーが、そのすぐ後ろにあるレイヤーに一定の摩擦を主に提供するために発生します。
粘度の意味は、本質的に液体の一部が別の部分に与える摩擦力であるということです。 「dx」cm の距離で隔てられ、面積「A」平方 cm の 2 つの層の間に発生する摩擦力「f」があります。したがって、「dv」cm/秒の速度差は次のようになります。
f ∝ A (dv / dx )
f =η A (dv / dx)
こちら
η- 粘度係数とも呼ばれる定数
(dv / dx) は速度勾配です。
粘性係数は、1 cm 離れて 1 平方 cm の面積を持つ 2 つの平行な層の間で 1 cm/秒の速度差に対して維持する必要がある摩擦力として定義することもできます。
粘度の次元式の導出
粘度の寸法式は M1 L-¹ T-¹
ここで M=質量
L=長さ
T=時間
派生を理解しましょう
粘度=接線力×レイヤー間の距離
面積×速度 -¹ ———(1)
接線力=M x a =M X [LT-²]
ここで、接線力の寸法式 =M¹ L¹ T-²—– (2)
また、面積と速度の次元 =M0L² T0 と M0 L¹ T-¹——(3)
式 (2)、(3) を (1) に代入すると、次のことがわかります
粘度 =力の面積 x 速度 -¹ x レイヤー間の距離
または、
のように書くこともできますη =[M¹ L¹ T-²] × [M0 L² T0]-¹ × [M0 L¹ T-¹]-¹ × [M0 L¹ T0] =[M¹ L-¹ T-¹]
したがって、粘度の次元式は [M¹ L-¹ T-¹]
と表すことができると言えます。理解してみましょう
流体粘度:ニュートンおよび非ニュートン
ニュートン流体と呼ばれる一般的な流体は、一定の粘度を持っています。力が増加すると、より大きな抵抗が見られますが、一定の比例増分です。簡単に言えば、ニュートン流体は、加えられる力の量に関係なく、他の流体と同じように振る舞います。
一方、非ニュートン流体は粘度が一定ではありません。加える力によって変化します。その一例がウーブレック（小学校の理科の授業でつくられるスライム）で、大きな力を加えると固体のような挙動を示します。非ニュートン流体の別の例は磁気粘性流体です。それらは磁場の近くに置かれるとほぼ固体になりますが、磁場から離れると流体状態に戻ります。
粘度は、日常のアプリケーションや次の分野で非常に重要です。
日常生活における粘度の応用
粘性は日常生活ではほとんど重要ではないと感じるかもしれませんが、さまざまな分野で重要です:
- 車両の潤滑:オイルを入れるときは、車両の粘度に注意する必要があります。粘度が摩擦に影響を与え、それが熱に影響を与えるため、これは重要です。粘度は、車両内のオイルの消費量と、低温および高温の状態での車両の始動のしやすさも決定します。粘度の低いオイルは、加熱するとオイルが薄くなる場合があります。これにより、暑い夏の日に車両を操作する際に問題が発生する可能性があります。
- 調理:粘性は、食品の準備と提供において重要な役割を果たします。食用油は、熱によって粘度が変わる場合と変わらない場合があります。脂肪は、加熱すると適度に粘性になり、冷めると固くなることがあります。粘度は、さまざまな食品にテクスチャーを追加します。たとえば、ハチミツは粘性があり、料理の食感を変える可能性があります。
- 製造:製造設備が円滑に機能するには、適切な潤滑が必要です。粘性の高い潤滑剤は、機械を詰まらせる可能性があります。一方、薄すぎる潤滑剤はほとんど保護を提供できません。
- 医薬品:液体は静脈から人体に注入されるため、医薬品では粘度が非常に重要です。血液の粘性は重要な考慮事項です。粘性が高すぎる血液は血栓を形成する可能性があり、非常に薄い血液は大量の失血、さらには死に至る可能性があります.
結論
したがって、記事全体を読んで、粘度の意味、粘度の次元式、およびそれに関連する派生物を理解していただければ幸いです。また、さまざまなタイプの粘度、特にニュートンと非ニュートンの粘度を調査しようとしました。粘度は日常生活でいくつかの用途があり、そのうちのいくつかは上記で説明されています.粘度に関するこれらの学習ノートを通じて、このトピックについて十分に理解していただければ幸いです。
