流体力学(5)(途中)
流体の物性値
流体力学で扱う物性値としては、以下のようなものがあります。
- 密度(ρ)
- 体積弾性係数(K)
- 粘度と動粘度(μとμ/ρ)
- 比熱と比熱日(dQ/dT)
- 表面張力(T)液体の表面を切断し、単位長さあたりに働く力。
密度
密度:ρ=M/V
比体積:v=1/ρ
気体:PV=ZRGT
zは圧縮係数を表しています。これは分子間の干渉効果のことで、Z=1ではありません。
また、一般気体定数RG(=8314.3J/kmol・K)を分子量で割って得られる値Rを、気体定数と呼びます。
これらを用いると、
ρ=p/ZRT
と書き表すことができます。
体積弾性係数
液体は体積変化を起こしにくいですが、加圧すれば若干縮みます。このような液体のばね定数に相当するものを、体積弾性係数(K)といいます。
Kは、dp/dρ/ρと定義されます。
v=1/ρを用いて書き換えると、
K=-v×dp/dv
となります。証明は省略しますが、vを微分してあげてKの式に代入すればオッケーです。
水の場合はK=2.06×10^9[Pa]ぐらいです。
これを用いて、音速を求めることもできます。
粘度と動粘度
μ/ρ=
です。
液体と気体は温度依存性という点で大きく異なります。
空気の場合は、温度が上がると分子運動が激しくなるので、よりたくさんの力が必要になり動粘度は上昇します。
表面張力
単位長さあたりに働く力のことです。