粘度の測定方法

粘度は、液体が流れるときに生じる抵抗の尺度です。この抵抗は液体の内部摩擦としても知られています。例えば、水とシロップの場合、水は比較的自由に流れますが、シロップは流動性が悪いです。シロップは流動抵抗が大きいため、水よりも粘度が高くなります。粘度を測定する方法は多数ありますが、最も簡単な方法は、透明な容器にテストする液体を入れて、その中にボールを落とすことです。

パート1 パート1/2:

粘度を理解する

1粘度の定義を決定します。粘度は、液体が流れるときに生じる抵抗の尺度です。 ^{[1] X研究ソース}蜂蜜などの粘度の高い液体は非常にゆっくりと流れます。水などの粘度が低い液体は非常に速く流れます。粘度の単位はパスカル秒（Pa・s）です。 ^{[2] X研究ソース}
2粘度を決定する式。この実験では、液体中を移動する球の速度を測定して粘度を計算します。粘度の式は[2( _ps - _pl ) ^ga2 ]/9vです。ここで_psは球の密度、 _plは液体の密度、 gは重力加速度、 aは球の半径、 vは球の速度です。 ^{[3] X研究ソース}
3粘度式の変数を理解します。密度は単位体積あたりの物体の質量であり、 pで表されます。この式では、球体の密度p _sと、球体が通過する液体の密度p _lを測定する必要があります。球の半径a は、球の円周を 2π で割ることで計算できます。重力加速度gは、惑星の質量と半径によって決まる定数です。この問題では、私たちは地球上にいるので、 g は9.8 m/s ²に等しくなります。 ^{[4] X研究ソース}実験中に球の速度vが計算されました。これは物体が単位時間あたりに移動する距離であり、メートル毎秒 (m/s) で測定されます。広告する

パート2 パート2/2:

粘度の測定

{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/f\/f4\/Measure-Viscosity-Step-4-Version-2.jpg\/v4-460px-Measure-Viscosity-Step-4-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/f\/f4\/Measure-Viscosity-Step-4-Version-2.jpg\/v4-728px-Measure-Viscosity-Step-4-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 1実験に必要な材料を準備します。液体の粘度を計算するには、球、メスシリンダー、定規、ストップウォッチ、測定する液体、天秤、計算機が必要です。 ^{[5] X研究ソース}この実験には多くのステップが含まれますが、ステップごとに実行すれば、あらゆる液体の粘度を計算できます。
- 実験で使用するボールは、ビー玉や鋼球など、もっと小さいものでも構いません。シリンダー内に落としやすくなるよう、直径がシリンダーの直径の半分以下であることを確認してください。
- メスシリンダーは、側面に目盛りが付いており、容量を測定できるプラスチック容器です。
- ストップウォッチの代わりに腕時計を使うこともできますが、ストップウォッチの方が正確です。
- 液体は、ビー玉が液体の中を動くのが見えるほど透明でなければなりません。さまざまな液体をさまざまな流量でテストして、粘度がどのように異なるかを確認します。水、蜂蜜、コーンシロップ、食用油、牛乳などは、試すことができる一般的な液体です。
選択した球の密度を計算します。粘度を計算するには、球の密度と液体の密度を知る必要があります。密度の式は d=m/v です。ここで、 dは密度、 mは物体の質量、 v は物体の体積です。
- 球を天秤の片側に置き、その質量を測定します。測定値をグラム（g）単位で書き留めます。
- 体積の公式 V = (4/3) x π x r ³を使用して球の体積を決定します。ここで、 Vは体積、π は定数 3.14、 r は球の半径です。球の中心の円周を測定し、それを 2π で割ると半径がわかります。
- 計量カップを使用して、球体によって押しのけられた水の体積を測定し、球体の体積を求めることもできます。最初の水位を記録し、ボールを水の中に入れ、新しい水位を記録します。新しい水位から最初の水位を引くと、球体の体積がミリリットル (mL) 単位で得られます。
- 式 d=m/v を使用して密度を計算します。密度の単位は g/mL です。
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- 液体の密度を測定するときは、まず空のメスシリンダーの重さを量ります。液体をメスシリンダーに注ぎ、再度重さを量ります。液体が満たされたメスシリンダーの質量から空のメスシリンダーの質量を引くと、液体の質量がグラム (g) 単位で得られます。
- 液体の体積を調べるには、液体をメスシリンダーに直接注ぎ、シリンダーの側面にある目盛りを使って数値を読み取ります。体積をミリリットル（mL）単位で書き留めます。
- 式 d = m/v と測定値を使用して、液体の密度を g/mL 単位で計算します。
{"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/8\/87\/Measure-Viscosity-Step-7-Version-2.jpg\/v4-460px-Measure-Viscosity-Step-7-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/8\/87\/Measure-Viscosity-Step-7-Version-2.jpg\/v4-728px-Measure-Viscosity-Step-7-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 4シリンダーに液体を満たし、目盛りを記録します。まず、検査する液体をメスシリンダーに注ぎます。次に、シリンダーの上部と下部に位置をマークします。実験液をメスシリンダーにゆっくりと注ぎます。液面はメスシリンダーの高さの半分から 4 分の 3 の間になるようにします。
- シリンダー上の液面から約 2.5 cm 下に印を付けます。
- シリンダーの底から約 2.5 cm のところに 2 番目のマークを付けます。
- 2つのマーク間の距離を測定します。定規のゼロ点を下のマークに合わせ、そこから上のマークまでの距離を記録します。
{"smallurl"： "https：\/\/www.wikihow.com \/images_en \/shumb \/e \/e0 \/measure-viscosity-step-8-version-2.jpg \/vv4-460px-measure-viscosity-step-8-version-2.jpg：" wikihow.com \/images \/thumb \/e \/e0 \/measure-viscosity-vistep-8-version-2.jpg \ /v4-728px-measure-viscosity-step-8-version-2.jpg "、" smallwidth "：460、" smallheight "：345、" 728、 "bigwidth" ensing "：" <div class = \ "mw-parser-output \"> <\/div> "} 5は、ボールが2つのマーカーを通過するのにかかる時間を記録します。ボールを液体の中に落とし、ボールの底がメスシリンダーの上のマークに達したときにストップウォッチで時間を計り始めます。ボールがシリンダーの底に描いたマークに到達したら、タイマーを止めます。
- 粘度の低い液体の場合、ストップウォッチの開始と停止のタイミングを正確に判断することが難しいため、この方法で測定するのはより困難です。
- この手順を少なくとも 3 回繰り返し、3 つの結果の平均を計算します。測定回数が増えるほど、結果はより正確になります。平均を計算するには、個々の測定結果を合計し、テスト数で割ります。
- この方法は、ボールが十分に小さく、その動きが周囲の流体の流れの粘性によって実際に影響され、乱流の影響を受けない場合に最も効果的です。また、ボールは容器よりもはるかに小さくなければならず、落下したときにボールと側壁の間の距離は少なくとも球の半径の 10 倍に等しくなる必要があります。
球の速度を計算します。速度は、物体が一定時間内に移動する距離を測定します。速度の式は v=d/t です。ここで、 vは速度、 dは移動距離、 tは時間です。
- 測定値を式 v=d/t に代入して、球の速度を計算します。
液体の粘度を計算します。この情報を粘度の式に代入します:粘度 = [2( _ps - _pl ) ^ga2 ]/9v 、ここで_psは球の密度、 _plは液体の密度、 gは重力加速度 (9.8 m/ ^s2に固定)、 aは球の半径、 v は球の速度です。 ^{[6] X研究ソース}
- たとえば、液体の密度が 1.4 g/mL、球の密度が 5 g/mL、球の半径が 0.002 m、球の速度が 0.05 m/s であるとします。
- 式に代入すると：粘度 = [2(5 – 1.4)(9.8)(0.002)^2]/(9 x 0.05) = 0.00062784 Pa s
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ヒント

混乱する可能性のある測定値を記録できるように、データシートを作成すると役立つ場合があります。
すべての測定値はメートル法でなければなりません。
計算結果の後に単位を忘れずに入れてください。

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警告する

この方法が機能するには、ボールの密度が液体の密度よりも大きくなければなりません。
計量カップに液体を注ぐときは、入れすぎないように注意してください。十分なスペースを残しておかないと、球体によって液面が上昇し、液体が溢れて計算に影響する可能性があります。
まず、メスシリンダー内に水やその他の液体が入っていないことを確認します。他の液体と混合すると測定結果に誤差が生じる可能性があります。
使用後は球体を洗浄し、完全に乾燥するまで待ってからメスシリンダーに入れて次の測定に備えます。

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