流体工学には、水質・水の性質・流体力学があります。【水 質】まずはpHについて説明します。pHとは、［Ｈ＋］の値の逆数の対数をとって、中性・酸性・アルカリ性の強弱を表す指標です。(1) 水はペーハー(pH）がpH7であればアルカリ性を示す。(中性の水では水中に電解しているH＋とOH－の数が等しく、H...
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【流 体】(1) レイノルズ数とは、流体に作用する慣性力と粘性力との比です。レイノルズ数(Re)は、流体の流れが層流か乱流かを判定するのに用いります。Re層流とは液体の分子がすべて管に平行になつていて規則正しい層をなす流れで、乱流とは流体が内部に渦を含んで不規則に混じりながら全体として前進する混乱...
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完全流体とは、粘性を無視した流体のことで、理想流体ともいわれています。身の回りの水や油のような液体、空気や水素ガスのような気体は、自由に形を変えるという性質をもち、一括して流体とよびます。液体や気体は多数の原子や分子からなる粒子から構成されており、それらの粒子は熱運動をしています。流体の運動は、各時...
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粘性とは 、ある物体に力を加えたとき、物体はその力によって変形するが、その変形は力を取り除いてももう元には戻りません。このような性質を粘性、また粘性を示す物体を粘性体といい、水などの液体に代表されます。粘性率の測定方法粘性率の測定方法としては、次のようなものがあります。＜毛管粘度測定法＞粘性体を毛管...
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流体の共通の性質は、変形に粘性以外の抵抗を示さずに容器の形にあわせてその形を変えることです。実際の流体は粘性と圧縮性によって複雑な挙動を示しますが、粘性と圧縮性を持たず流速も全体で一定であるとされる仮想的な流体を「理想流体」や「完全流体」と呼んで区別し、圧力や運動量といった単純な計算をこれらで行い、...
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ナビエ-ストークス方程式は流体の運動を記述する2階非線型偏微分方程式であり、流体力学で用いられます。NS方程式とも略されます。非圧縮性流れのニュートン流体について、有次元のナビエ-ストークス方程式をベクトル形式で表すと、となります。左辺をまとめて Du/Dt と書くこともある。 ここで、時刻 t に...
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ベルヌーイの定理（ベルヌーイのていり、Bernoulli's principle）は、ダニエル・ベルヌーイ (Daniel Bernoulli 1700-1782) によって1738年に発表された流れに沿って成り立つエネルギー保存の法則で、流体の挙動を平易に表した式です。圧力によるエネルギー、運動エ...
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ゲイルザックの法則（シャールの法則）とは、｢一定重量の気体を一定圧力の下で準静的に温度変化させるとき、その体積変化の割合は温度変化に比例する。｣といったことを示します。0℃における体積をＶ０、ｔ℃における体積をＶｔとすれば、この法則は次式で示されます。Ｖｔ ＝ Ｖ０（1 ＋ ｔ／273）圧力一定の元...
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イギリスの科学者ダルトンが1801年に発見した分圧に関する法則。「混合気体全体の圧力は、その混合気体を構成しているそれぞれの気体が、もしそれだけで存在し全体積を占めているとしたときの、それらの気体による圧力の合計に等しい値を示す」というものです。つまり混合気体の全圧力は、それぞれの種類の気体が作用す...
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ボイル・シャルルの法則とは、理想気体の体積と圧力、温度に関係する法則でロバート・ボイルが発見したボイルの法則と、ジャック・シャルルが発見したシャルルの法則を組み合わせたものになります。質量が一定のとき、気体の体積V は、圧力p に反比例し、絶対温度T に比例する。= k（一定）ボイルの法則とは、一定...
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ボイルの法則とは、温度が一定のとき、理想気体の体積は圧力に反比例することを示した法則で、ロバート・ボイルが、1661年に示しました。気体の体積をV、圧力をP、正の定数をkとすると、この法則は以下の式により表される。この式を変形させると理想気体の体積と圧力の積は一定ということができます。温度が同一な二...
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シャルルの法則とは、圧力が一定のとき、理想気体の体積は絶対温度に比例することを示した法則で、1787年にジャック・シャルルが発見し、1802年にジョセフ・ルイ・ゲイ＝リュサックによって初めて発表されました。圧力と質量が一定のとき、気体の絶対温度T は体積V に比例する。= k（一定）圧力が一定のとき...
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アルキメデスの原理とは、ギリシャの数学者アルキメデスによって発見された物理学の法則です。重力の作用の下で物体が流体の中にあるとき、物体が、その押しのけられた流体の重さ（重力）に等しい浮力を受けて軽くなるという原理です。数学的には次式で表されます。F = pgV F : 物体に働く浮力 p : 流体の...
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