流体の粘度を決定するものは何ですか?

流体の粘度とは、応力下で流体がどれだけ簡単に動くかを指します。 高粘度の流体は、低粘度の流体よりも動きにくくなります。 流体という用語は、両方とも粘性のある液体と気体を指します。 運動中の流体の挙動を正確に予測および測定することは、効率的な産業プラントおよび装置の設計に不可欠です。

動いている流体は、それが流れる容器の表面に付着します。 これは、パイプまたはコンテナの壁で流体の速度がゼロでなければならないことを意味します。 流体の速度は容器の表面から離れるにつれて増加するため、流体は実際には容器内を層状に移動します。 この流体の変形はせん断と呼ばれます。流体は、固体表面を通過するときにせん断されます。 流体内からのこのせん断に対する抵抗は、粘度と呼ばれます。

粘度は、流体内の摩擦によって引き起こされます。 これは、流体内の粒子間の分子間力の結果です。 これらの分子間力は流体のせん断運動に抵抗し、流体の粘度はこれらの力の強さに正比例します。 液体は気体よりも秩序があるため、液体の粘度は気体の粘度よりもかなり高くなければなりません。

すべての流体には固有の粘度があり、これの尺度は粘度係数と呼ばれ、ギリシャ語の文字muで示されます。 この係数は、流体のせん断に必要な応力の量に正比例します。 粘性のある流体は、移動するために多くの応力または圧力を必要とします。 厚い流体は薄い流体を変形しにくいため、これは理にかなっています。 接触エッジ(ゼロの場合)と中心の間の流体の速度の差は、粘度のもう1つの尺度です。 この速度勾配は、粘性流体の場合は小さく、中心の速度は端に向かう速度よりもそれほど大きくありません。

粘度は分子間相互作用によるものであるため、熱は流体中の分子の運動エネルギーの結果であるため、この特性は熱の影響を受けます。 ただし、熱は液体と気体に対して非常に異なる影響を及ぼします。 液体を加熱すると、分子の分離が大きくなり、分子間の力が弱まります。 その結果、液体は加熱されると粘度が低下します。 ガスを加熱すると逆になります。 より速く移動するガス分子は、より頻繁に互いに衝突し、粘度の増加につながります。

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