クエリ: アメンボが水の上をすべることができるのはこの力を利用しているからである、液体がその表面積をできるだけ小さく保とうとする力を何というでしょう?
文章: 流体静力学 液体が気体や真空に面している部分は自由表面となる。一般にせん断応力を持ちこたえることができない場合、自由表面はすぐさま平衡の状態に調整される。しかし小さな長さスケールでは、表面張力によるつりあわせる力が重要となる。液体が寸法の小さな管の中に入っている場合、表面張力の効果が重要となり、毛細管現象によりメニスカスを形成する。この毛細管現象は生物学系においては難解な効果をもたらし、植物の木部に水を流す2つの仕組みのうちのひとつ、蒸散引力 (Transpirational pull) に関連している。表面張力がなければ、滴(しずく)は形成されない。滴のサイズと安定性は表面張力によって決定される。滴の表面張力は流体の凝集特性に正比例する。
文章: 球体循環装置 外界から球体を循環させるためのエネルギーを供給しなくても、球体の循環が維持することができ、CO2などを一切発生させることなくエネルギーを取り出しつづけることができるが、落下室下端の水面に球体が突入する際、球体の体積分の水が溢れて流出するため、これを補充するために給水が必要である。 文章: アルカン 分子構造、特に表面積によって沸点が決まる。分子の表面積が小さいほど、分子間にはたらくファンデルワールス力が小さくなるため沸点も低くなる。枝分かれ構造を持つと表面積は小さくなる。すなわち、炭素数の大きいアルカンほど通常は高い沸点を持ち、枝分かれしたアルカンは直鎖状のものに比べて低い沸点を持つ。標準状態において、CH4からC4H10までのアルカンは気体、C5H12からC16H34までは液体、C17H36以上は固体である。メチレン鎖 (-CH2-) 1個につき沸点はおよそ20から30 °C上昇する。詳しくはデータページを参照。 アルカンはファンデルワールス結晶を形成する。プロパンを除き、融点も炭素数が増加するとともに高くなる。沸点よりも変化は緩やかで、高級アルカンではあまり変わらない。また、偶数個の炭素原子を持つアルカンは奇数個のものより高い融点を持つ傾向がある。これは偶数個のアルカンは結晶状態における充填密度がより高いためである。枝分かれしたアルカンの融点は、結晶の充填の効率によって、直鎖状のものより高くも低くもなる。この傾向はイソアルカン(2-メチル異性体)の場合に特にわかりやすく、それらはしばしば直鎖状のものより高い融点を持つ。 アルカンは電気を通さず、電場によっても分極しない。このため水素結合は作らず、水などの極性の高い溶媒には溶けない。水分子同士の水素結合はアルカンとの相互作用を介さないため、それらを混ぜ合わせると水分子間の水素結合が乱され、エントロピー的に不利になる。水分子とアルカンの間には強い結合は形成されないため、熱力学第二法則に従い、このエントロピー増加はアルカンと水の接触を最小にすることによって回避される。アルカンは水をはじくため疎水性であるといわれる。 文章: 田中和広 マイクロナノバブルは0.1マイクロメートル(1ミリメートルの1万分の1)サイズの超微細泡で、田中金属製作所はこれを発生させる技術である「μ-jet」(ミュージェット)の特許を取得している。μ-jetシステムでは通常の水道の圧力でもマイクロバブルを発生させることができ、水流をらせん状に強く回転させることで水に溶け込んでいる空気をマイクロバブルにする。このマイクロナノバブルを含む水は雑菌が少ないなど品質が良く、肌の洗浄作用や保湿作用などに優れる他、洗濯の際の汚れの落ち具合、養殖魚や農産物の成長促進などにも効果があるとされる。さらに、動脈硬化や腫瘍、糖尿病の症状改善などの医療分野にも効果がある可能性が示されている。 文章: ロンドン分散力 ロンドン力は、ヘリウムなどの中性原子間で長距離に働く唯一の引力であり、窒素やメタンなどの無極性分子間(分子内の原子間ではない)に働く主要な引力項である。ロンドン力が存在しなければ、希ガス間に働く引力はなくなるため、液体ヘリウムのような液体を得ることはできないことになる。分子間の万有引力(重力相互作用)は非常に小さいため、分子の物理的・化学的性質には影響せず、液体ヘリウム等を得るのには不十分である。 ロンドン力は、問題とする原子または分子が大きくなるに従って強くなる。これは、電子の分布がより一様でなくなる確率が高くなるからである。たとえば、ハロゲン分子間のロンドン力は、小さいほうから順にフッ素(F2)、塩素(Cl2)、臭素(Br2)、ヨウ素(I2)である。これはフッ素、塩素が室温で気体であるのに対し、臭素は液体、ヨウ素は固体であることとも対応している。ロンドン力はまた、分子の表面積が大きくなると強くなり、したがって分子間距離が近くなる。 文章: 有効応力 応力そのものの概念によく似ているが、この式は土塊に作用する力の視覚化を容易にするための構成要素であり、特にすべり面を含む勾配安定性のための単純解析モデルである。これらのモデルでは閉じた層として作用していると仮定し、上の土壌(水を含む)の総重量とすべり面内の間隙水圧を知ることが重要である。 しかし、どのパラメータも粒子上の実際に独立して作用するものではないため、異なる測定可能な条件下での土壌粒子の本当の挙動を考慮すると、この式は混乱を招くことになる。 四面体の配置でゆるく積み上げられた丸い石英の砂粒子《球・タマ》の集まりを考える。球同士が実際に接触するところに接触応力が存在する。さらに球を積み重ねて接触応力が大きくなり、摩擦不安定(動摩擦)を引き起こす点までいくとほぼ崩壊する。接触に影響を与える独立のパラメータ(垂直とせん断の両方。詳細は応力#応力テンソルを参照のこと)は上の球の力である。これは球の全体の平均密度および球の高さを用いて計算することができる。 文章: 土壌 土壌の物理的性質には、農業のような生態系サービスにとって重要なものから順番に、土性(英語版)、土壌構造(英語版)、仮比重(乾燥密度)、間隙(孔隙・空隙)、コンシステンシー、温度、色そして土壌電気抵抗(英語版) がある。土性は砂、シルト、粘土という3種類の土壌鉱物粒子の構成比率によって決まる。酸化鉄、炭酸塩、二酸化ケイ素、腐植土が土粒子を被覆し、土粒子同士を接着することによって、土粒子がより大きな塊となると、ペッド(英語版) すなわち「土壌団粒」という土壌構造を構成する。土壌の仮比重は、土の締固め(英語版) 程度の指標となる。土壌の間隙は粒子と粒子の間の空間であり、空気と水によって構成されている。コンシステンシーは土粒子同士がくっつき合う強度である。土壌の温度と色はそのままの意味である。電気抵抗は土壌に埋められる金属やコンクリートの腐食速度に影響する。このような土壌の性質は土壌の深さ、すなわち土壌層位によって変化する。これらのほとんどの性質が、土壌の通気性と土壌中に水が流れたり保持されたりするような能力に影響する。 土壌の鉱物粒子は砂とシルトと粘土があり、その割合によって土性が決まる。土性に影響を受ける土壌の性質には、間隙率、透水性、浸透、膨潤度 (en)、圃場容水量、そして侵食に対する強さがある。USDA(アメリカ合衆国農務省)の三角座標による土性区分で示されているように、砂、シルト、粘土のいずれかが主成分となっていない(つまり、程良く混ざっている)ような土壌はロームと呼ばれる。純粋な砂、シルト、粘土も土壌ではあるが、伝統的な農業の観点からは、いくらかの有機物があるローム土壌が「理想的である」とされ、農業による長期的な作物の収穫によって奪われた栄養分を補給するために、肥料や堆肥が使われる。ローム土の鉱物組成は、たとえば質量比が砂40%、シルト40%、粘土20%である。土性は土の性質、特に栄養分を保持する性質(たとえば陽イオン交換容量) と水移動に関する性質に影響を与える。 砂とシルトは母岩の物理的および化学的な侵食によって形成され、粘土は母岩が降雨に溶解して生成された二次鉱物であることが多く、雲母の風化によるものもある。土粒子の比表面積と土粒子表面イオンの電荷は土壌肥沃度にとって重要なはたらきを持ち、陽イオン交換容量として測定される。砂は比表面積が最も小さく陽イオン交換容量が小さい。シルトはその次に小さく、粘土が最も陽イオン交換容量が大きい。土壌にとって砂の最も大きな役割は、締め固めに対する耐久力が大きく、土壌の間隙率を大きくしていることである。ただし、この性質は純粋な砂に対するものであり、砂がより小さな鉱物と混ざることにより、砂の粒子の間に小さな鉱物が入るため間隙率が小さくなる。シルトは鉱物的には砂と似ているが比表面積が大きいため物理化学的な反応性は大きい。粘土は比表面積が極めて大きく大量の負電荷を持っているため、土壌の水と養分の保持能力の高さを決めているのは粘土の量である。粘土質土壌は風と水による土壌侵食に耐える力がシルト質土壌や砂質土壌と比べて大きい。それは、粘土は粒子と粒子の間を結びつける力が大きいことと、有機物による侵食緩和効果によるものである。 文章: スカラーポテンシャル 流体力学において、平衡状態にあるが一様な重力場の存在下では一様な浮力が重力を相殺するように浸透する。つまり、流体はその平衡状態を維持する。この浮力は負の圧力勾配である。 浮力は重力と反対方向の上向きを向いているため、流体内の圧力は下向きに増加する。静的な水域内の圧力は水面下の深さに比例して増加する。一定圧力の面は表面に平行な平面であり、これはゼロ圧力の平面として特徴づけることができる。 液体が(その回転軸が表面に対して垂直である)垂直渦を有する場合、その渦は圧力場にうぼみを生じさせる。渦の内側の液体の表面は等圧力の表面同様下方向に引っ張られるが、液体表面と平行に保たれる。この効果は渦内部で最も強く、渦軸から離れるにつれて急速に減衰する。 文章: 物質の状態 結晶では、粒子は一定の三次元構造をとって配列している。多くの異なった結晶構造が存在し、1つの物質が2つ以上の異なった結晶構造をとることもある。例えば、鉄は912°C以下では体心立方格子構造をとるが、912°Cから1394°Cでは面心立方格子構造をとる。氷には、温度や圧力によって15の異なった結晶形が知られている。 温度と圧力が一定なら、体積は一定である。固体が融点以上まで加熱されると、液体に変化する。分子間力は残ったままであるが、分子は互いに影響しあったまま動くのに十分なエネルギーを持ち、構造は変わる。これは、液体の形は一定ではなく容器に応じて変わるということを意味している。ミクロに見れば、物質を構成する原子や分子の相対位置は自由に変化できるが、原子や分子の間の距離はほとんど変化できない状態である。力学的に言えば、剛性率は零だが体積圧縮率は固体と同程度に小さい。体積は通常は固体状態よりも大きいが、この著名な例外として水がある。ある液体が存在しうる最も高い温度を臨界温度という。 気体中の分子は高いエネルギーを持ち、分子間力の影響は小さい(理想気体では零)。分子はそれぞれ遠く離れて高速で移動している。気体は定まった形や体積を持たず、容器に応じて変わる。容器や力場がなければ体積が無限に膨張できる。ミクロに見れば、物質を構成する原子や分子の間の相互作用がほとんどなく、互いの位置も距離も自由に変化できる状態である。液体を沸点以上の温度に加熱するか、温度を一定にして圧力を下げると気体に変化する。 文章: 理想溶液 1 k i 1 ( T , P ) ( ∂ k i 1 ∂ P ) T = ( ∂ ∂ P ln k i 1 ( T , P ) ) T = v i , liq 1 ( T , P ) R T {\displaystyle {\frac {1}{k_{i}^{1}(T,P)}}\left({\frac {\partial k_{i}^{1}}{\partial P}}\right)_{T}=\left({\frac {\partial }{\partial P}}\ln k_{i}^{1}(T,P)\right)_{T}={\frac {v_{i,{\text{liq}}}^{1}(T,P)}{RT}}}で与えられる。これは決してゼロにはならないが、気相を理想混合気体とみなせるほど十分に低い圧力のもとでは、ヘンリー定数の圧力依存性は無視できる。 文章: 液体 液体は気体に比べて熱伝導率が高く、また流動性があるため、機械部品の余分な熱を奪うという用途に適している。ラジエターのような熱交換器に液体を通して熱を除去したり、液体を蒸発させて気化熱を奪うことで冷却することもある。エンジンの冷却には水やグリコールが冷却剤として使われている。原子炉の冷却剤としては、水の他にナトリウムやビスマスといった液体金属も使われている。ロケットの燃焼室を冷却するのに液体推進剤を使ったフィルム冷却が行われている。機械加工では摩擦熱などの余分な熱が加工対象と道具の両方を劣化させるため、水や油を使って冷却する。人間の場合も、汗を蒸発させることで余分な熱を除去している。空調の分野では、水などの液体を使ってある場所から別の場所へ熱を移動させる。 液体は流体であるが、気体と比較すると圧縮性が非常に小さい。これを固体の容器に閉じこめた場合、気体の場合とはやや異なったものが出来る。柔らかい容器に入った液体は、体積は変わらないが変形はするため、気体の場合よりはしっかりとした手応えの衝撃吸収素材となる。ウォーターベッドはこれを利用している。また、内部の容積が変わらないような素材で出来た管に液体を閉じこめた場合、パスカルの原理に従って片方からかかった圧力がもう片方へ直接に伝わる。油圧系はこれを利用している。ポンプや水車のような装置は古代から液体の動きを仕事に変換するのに使われてきた。油圧系ではポンプで油に圧力をかけて押し出し、その力を圧力モーターで動力に変換する。油圧系には様々な用途があり、ブレーキ、トランスミッション、建設機械、航空機の制御系などに使われている。液圧式プレス機械は様々な加工や修理に使われている。 液体は計測装置にも使われることがある。温度計は液体の熱膨張と流動性を利用することが多く、水銀などが使われている。マノメーターは液体の重さを使って圧力を測定する。 文章: 土壌 ローム土の鉱物組成は、たとえば質量比が砂40%、シルト40%、粘土20%である。土性は土の性質、特に栄養分を保持する性質(たとえば陽イオン交換容量) と水移動に関する性質に影響を与える。砂とシルトは母岩の物理的および化学的な侵食によって形成され、粘土は母岩が降雨に溶解して生成された二次鉱物であることが多く、雲母の風化によるものもある。土粒子の比表面積と土粒子表面イオンの電荷は土壌肥沃度にとって重要なはたらきを持ち、陽イオン交換容量として測定される。砂は比表面積が最も小さく陽イオン交換容量が小さい。シルトはその次に小さく、粘土が最も陽イオン交換容量が大きい。土壌にとって砂の最も大きな役割は、締め固めに対する耐久力が大きく、土壌の間隙率を大きくしていることである。 文章: モル質量 気体の密度によるモル質量の測定は、一定条件の下で一定体積中に一定数の分子が存在するというアボガドロの法則に基づく。この法則により理想気体の状態方程式が導かれる。ここで P は気体の圧力、V は気体の体積、n は気体の物質量、R は気体定数、T は気体の絶対温度である。また気体の密度 ρ は気体のモル質量 M と以下の関係にある。これらの式よりモル質量は気体の密度および絶対温度と以下の関係が成立する。以下の手法は理想希薄溶液の束一的性質を利用するもので、溶液が充分に希薄溶液であると見做すことができ、かつ物質の何らの解離および会合も起こらないという仮定の下によるものである。溶液の浸透圧 Π からモル質量を測定することも可能であり、これも気体の状態方程式と同型の式から算出される。ここで w は溶質の質量でありモル質量は以下の式で算出される。溶液の凝固点は純溶媒より低いのが普通である。 文章: 浸透 浸透(しんとう)とは、 溶質の濃度が高い液体と濃度が低い液体が半透膜を隔てている場合、濃度の低い液体から濃度の高い液体へと自然に溶媒が移動し、濃度を同等に保とうとする。この現象では溶媒が動くためにエネルギーが発生している。このエネルギーを浸透圧といい、濃度の差を保つために必要な分の力が浸透圧の力量である。 また、半透膜に溶剤の多く混ざった液体を浸透圧以上の圧力をかけながら通すことで溶媒に溶け込んだ高分子物質のような物体の一部を除くことも出来る。 文章: ブロブ ブロブまたはブロッブ(blob)は、英語における擬態語の一種で一般名詞。あえて日本語に訳すなら「ブヨブヨ」「プルプル」「ネバネバ」など。スライム・ゼリー・クラゲ・アメーバ・粘土といった、粘体・液状・半固形・不定形の塊のようなもの。輪郭が曲線的で曖昧で不可算名詞的なもの。とりわけ、以上のような特徴をもつ、名状しがたい謎の生物に対する俗称。 文章: 浮力 浮力(ふりょく、英: buoyancy)とは、水などの流体中にある物体に重力とは逆の方向に作用する力である。 浮力の原因はアルキメデスの原理によって説明される。物体は流体から圧力(静水圧)を受けている。このとき圧力は物体の上と下では異なり(富士山の頂上の気圧と麓の気圧のように)、下から受ける力の方が大きい。この物体が受ける上下の力の差が浮力である。すなわち、物体には上向きの力が作用する。 物体が流体にすべて浸かった場合、深さが変わろうと浮力が変わることはない。