ストークス域において、静止した空気中を沈降する球形粒子がある。粒子の密度、空気の密度及び粘度を変えずに粒子径だけを2倍にしたとき、終末沈降速度は何倍になるか。ただし、カニンガムの補正は考えないものとする。
- 11/2倍
- 2√2倍
- 32倍
- 44倍
- 58倍
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正解:4
ストークス域の終末沈降速度は vt = (ρp − ρ)g·dp²/(18μ) で表され、粒子径 dp の2乗に比例します。したがって粒子径を2倍にすると、沈降速度は 2² = 4倍になります。8倍は粒子の質量(体積)が粒子径の3乗に比例することとの取り違え、2倍は単純な比例と思い込んだ誤りです。終末沈降速度は「粒子径の2乗に比例し、ガスの粘度に反比例する」と覚えておきましょう。
根拠:ストークスの法則(vt = (ρp − ρ)g·dp²/18μ)