ニュートン流動のレオグラム 91回薬剤師国家試験問171a
91回薬剤師国家試験 問171a
レオロジーに関する記述の正誤を判定してみよう。
a ニュートン流動では、粘度はせん断速度の増加に比例して増加する。
91回薬剤師国家試験 問171a 解答解説
a × ニュートン流動では、粘度はせん断速度の増加に比例して増加する。
→ 〇 ニュートン流動では、せん断速度およびせん断応力に関わらず粘度は一定である。
ニュートン流動のレオグラムは原点を通る直線となり、
傾きは粘度の逆数(1/η：流動率)に等しい。
よって、
ニュートン流体では、せん断速度(D)およびせん断応力(S)に関わらず粘度(η)は一定である。
また、流体の粘度(η)が大きいほど、レオグラムの直線の傾き(1/η)は小さくなる。
以下、詳細
ニュートン流動とは、
次の①式で表されるニュートンの粘性法則が成り立つ流動のことである。
S = η・D …①
S：せん断応力（ずり応力） D：せん断速度（ずり速度）
η：粘度（粘性係数）
せん断応力（ずり応力）とは、液体の流れに平行な平面の単位面積あたりの内部摩擦力のことであり、F/Sで表されることもある。
せん断速度（ずり速度）とは、流れに垂直な方向の速度勾配である。
また、ニュートンの粘性法則が成り立つ流体をニュートン流体と呼ぶ。
①式は下記の②式に変換される。
D = (1/η)・S …②
S：せん断応力（ずり応力） D：せん断速度（ずり速度）
η：粘度（粘性係数）
②式における粘度の逆数(1/η)は流動率と呼ばれる。
縦軸にせん断速度D、横軸にせん断応力Sをプロットした図をレオグラムと呼ぶ。
②式より、ニュートン流動のレオグラムは原点を通る直線となり、
傾きは粘度の逆数(1/η：流動率)に等しい。
したがって、
ニュートン流動では、せん断速度(D)およびせん断応力(S)に関わらず粘度(η)は一定であり、
レオグラムは原点を通る直線となる。
ニュートン流動を示す流体として、水、エタノール、グリセリンなどの純物質の液体や低分子の溶液がある。