問題層流域にある球形粒子の重力による終端沈降速度(ストークスの式)に関する次の記述のうち、適切なものを1つ選びなさい。
- a沈降速度は粒径に比例し、気体の粘度に比例する
- b沈降速度は粒径の2乗に比例し、気体の粘度に反比例する
- c他の条件が同じとき、粒径が1/2になると沈降速度は1/2になる
- d沈降速度は粒子の密度に関係せず、粒径だけで決まる
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正解:b. 沈降速度は粒径の2乗に比例し、気体の粘度に反比例する
正解は「沈降速度は粒径の2乗に比例し、気体の粘度に反比例する」。ストークスの式による終端沈降速度は vt = (ρp − ρ) g dp^2 ÷ (18μ)で表され、粒径dpの2乗と粒子・気体の密度差に比例し、気体の粘度μに反比例する。「沈降速度は粒径に比例し、気体の粘度に比例する」は誤り。沈降速度は粒径の2乗に比例し、粘度には反比例する。「他の条件が同じとき、粒径が1/2になると沈降速度は1/2になる」は誤り。粒径が1/2になると沈降速度は1/4になる。「沈降速度は粒子の密度に関係せず、粒径だけで決まる」は誤り。沈降速度は粒子と気体の密度差に比例するので、粒子の密度が大きいほど速い。
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