粘度（絶対粘度）と動粘度

概要

粘度は、流体が流れる際の内部抵抗を定量化します。隣接する流体層が異なる速度で移動するとき、分子間摩擦が剪断応力を生じさせます。この挙動を捉える二つの関連する測度があります:

• 動粘性（絶対粘度）（$\mu$） — ある水平面が、単位距離を保ちつつ、単位速度で別の水平面に対して相対移動するのに必要な、単位面積あたりの接線力。
• 動粘度（$\nu$） — 動粘性と流体密度の比。力の単度なしで表される。

どちらの量も温度に強く依存し、粘度の値は参照温度なしでは意味を成しません。

主要公式

ニュートン摩擦の法則

層流中のニュートン流体では、流体層間の剪断応力は速度勾配に比例します:

$\tau = \mu \frac{du}{dy}$

ここで、$\tau$ は剪断応力 (Pa) であり、$du/dy$ は流れに垂直な速度勾配 (1/s) であり、$\mu$ は動粘性係数 (Pa·s) です。

整理すると、動粘性係数の定義が得られます：

$\mu = \frac{\tau}{du/dy}$

動粘度

動粘度は、動粘性係数を質量密度で割ることで得られます：

$\nu = \frac{\mu}{\rho}$

その他の粘度単位

動粘性係数は、一般的に Pa s、N s/m²、ポーズ、センチポーズ、lbm/(ft s)、または lbf s/ft² で表されます。動粘度は、一般的に m²/s、ストークス、センチストークス、ft²/s、in²/s、または石油製品用のセイボルト普遍秒で表されます。

ニュートン流体

ニュートン流体は、一定の温度と圧力で一定の粘度を持ちます。剪断応力は速度勾配に直接比例します。

剪断希薄化または擬塑性流体

剪断希薄化流体は、剪断速度が増加するにつれて見かけの粘度が低下します。

シクソトロピー流体

シクソトロピー流体は、せん断を受けると時間とともに粘度が低下し、静置すると部分的または完全に回復します。

ダイラタント流体

ダイラタント流体（せん断増粘流体）は、せん断速度の増加に伴い見かけの粘度が増加します。

ビンガム塑性流体

ビンガム塑性流体は、降伏応力を超えるまで流動に抵抗し、超えるとおおよそ粘性流体のように流動します。

粘度の測定

動粘度は、回転粘度計、落下球粘度計、および毛細管法で測定されます。動粘度は、Saybolt装置などの較正済み毛細管粘度計または流出粘度計で測定されることが多いです。

ヤード・ポンド法への換算

センチポワズおよび比重（lb/ft³）から動粘度（ft²/s）への換算：

$\nu = 6.7197 \times 10^{-4} \frac{\mu}{\gamma}$

変数

簡易計算機

既定値は20 °Cの水に近似しています — 他の流体については入力を調整してください。

例 - 空気、動粘性係数と粘性係数の変換

空気のソース例をここで明示的に保持しています。粘性係数が約 1.983e-5 Pa s で密度が約 1.205 kg/m3 の空気の場合、動粘性係数は次のようになります：

$\nu = \frac{\mu}{\rho} = \frac{1.983 \times 10^{-5}}{1.205} = 1.65 \times 10^{-5}\ \text{m}^2/\text{s}$

それは約 16.5 cSt です。なぜなら 1 m2/s = 1,000,000 cSt だからです。

単位変換

動的粘度

参考: 水は20.2°C（68.4°F）で動的粘度が1 cPです。

動粘度

参考: 水は20°Cで約1.0 cStの動粘度を持っています。

一般的な液体の粘度

動粘度 vs. セイボルト秒

温度に対する動粘度

元のソースには、動粘度の温度依存性を示すチャート画像が含まれています。以下のインタラクティブチャートでは、一般的な流体および気体の代表的な曲線読み取り値を保持しており、数値的に傾向を確認できます。設計上重要な補間にはメーカーのデータをご使用ください。

流体の挙動タイプ

すべての流体がニュートンの線形応力–ひずみ速度の法則に従うわけではありません。いくつかのカテゴリが非ニュートン挙動を説明します。

復元された元のソーステーブル

以下のテーブルは、完全な参照データを保持するために元のソースページから復元されています。

液体 - 絶対粘度

一般的な液体 - 粘度

元のソース画像

次の元のソース画像は、視覚的な参照資料を失わないために保存されています。画像にチャートや表形式のデータが含まれている場合、その抽出値はページテーブル、計算機、またはインタラクティブチャートに表されます。残りの画像は視覚的なソース参照として保持されます。

エンジニアリングノート

• 温度は重要です。 液体については、温度が上昇すると粘度は低下します。気体については、温度が上昇すると粘度は増加します。常に指定された温度で粘度を報告または参照してください。
• ISO 8217の参照温度： 残留燃料は100 °Cで特性が定義されます；留出燃料は40 °Cで特性が定義されます。
• 正しい粘度タイプの選択。 せん断力、圧力降下、または抗力を計算するときは動的粘度を使用してください。開水路流れ、潤滑仕様、および燃料の等級付けには動粘度を使用してください。
• 単位の一貫性。 SI単位と帝国単位の粘度単位を混ぜることは一般的なエラーの原因です。動粘度の公式 $\nu = \mu / \rho$ を使用するときは、$\mu$ と $\rho$ が一貫した単位系を使用していることを確認してください。
• ガラスの粘度。 ガラスに記載されている極めて高い粘度は、室温での固体に近い非晶質の挙動を反映しています；加工温度（1000–1400 °C）での溶融ガラスは、粘度が何桁も低くなります。
• 測定方法。 動的粘度は通常、回転粘度計（Brookfield、コーンプレート）で測定されます。動粘度は、毛細管粘度計（Ubbelohde、Cannon-Fenske）または流出粘度計（Saybolt、Redwood）で測定されます。

参考文献

• Engineering Toolbox — 動的、絶対および動粘度