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パリ五輪
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粘性流体の運動方程式:ナビエ・ストークスの式 流体は物質、運動量およびエネルギー保存則にしたがって流動する。この保存則を厳密に定式化すればそれは現象を支配する方程式(基礎式)となり、これを数学的に解くことで、現象を理論的に予測できる。粘性流体の流れを支配する運動量収支式すなわち流体の運動方程式をナビエ・ストークスの式という。 ナポレオン時代のフランスにおける一流の土木・架橋技術者であったナビエNavier(1785-1836)は、1822年、粘性を考慮した流体の運動方程式に関する論文を仏学士院に提出した。しかし不幸なことにこの論文は世に知られることなく過ぎた。1845年に英国の数学・物理学者ストークスStookesが一般的に式を導き、しかも種々の場合の解も示した。そのためこの粘性流体力学の基礎式はナビエ・ストークスの式と呼ばれる。これから粘性流体の力学の歴史が始まる。この粘性流体の運動方程
計算できる化学工学資料 管内流れの圧力損失 (VBScriptを使用。Internet Explorer上のみ動作します。) 内径 D = m, 管長さ L = mの円管内を、流体が V = m3/s で流れるときの圧力損失ΔPf を求める。 ただし、 流体の密度 ρ= kg/m3 (水:1000,空気:1.2) 、 粘性係数 μ= Pa・s (水:0.001,空気:0.000018(20℃)) 管壁の粗さ e '[mm]= mm(引抜管0.00152, 市販鋼管0.0457, 鋳鉄管0.0259, コンクリート管0.305-3.05 mm) とする。 管内平均流速 u = V/(πD2/4)= m/s レイノルズ数 Re = ρuD/μ= 管壁の粗度 e/D =(注:e [m]/D [m]) 水平管における圧力損失(摩擦圧力損失)はファニングの式: Δ
数値流体力学入門 理想流体・ポテンシャル流れ 理想流体(ideal fluid)とは流体の粘性と圧縮性を無視した流れである。理想流体を仮定すれば、運動方程式(ナビエ・スト−クス式)と連続の式の組を簡略化できる。理想流体の渦なし流れ(irrotational flow)をポテンシャル流れ(potential flow)という。特に2次元のポテンシャル流れの解析は複素関数を用いた数学的に整った形で流れを記述することができるので、本格的な流体力学の教科書では多くの部分をこれに割いている。(たとえば航空機の翼の断面形状と揚力との関係が純数学的に導かれる。最も「流体力学」らしい部分である。) いま2次元速度成分u, vと次の関係にある流れ関数(stream function)ψ(Psi)を導入する。 これを連続の式: に代入すると、となるので、連続の式は自動的に満足されている。さらに渦なしの条件:
ヒトと電球 単位換算で調べる身近なエネルギー 定量的にものごとを見る「150人も学生がいると講義室が人いきれでムンムンするし、空気も薄くなっているような気がする。」 単位を一貫させ、物理量間の相互換算を容易にすることが、定量的にものごとを見る基礎となる。単位換算を応用して、「150人も学生がいると講義室が人いきれでムンムンするし、空気も薄くなっているような気がする。」を定量的に考えてみる。 人間の基礎代謝量は1,500kcal/day ひとが発生する熱量は72.6J/s 150人だと、10,890W 90分間で発生する全熱量は58,780,000J 講義室内(20m×30m×5m=3,000,000l) の空気量は134,000mol 空気の熱容量は29J/(mol・K) (空気温度差)=(熱量)/((熱容量)・(mol数) 講義室内の温度は15K(15℃)も上昇する 人間
WWW版 化学プロセス集成 アンモニア アンモニア合成は人類繁栄の源 人間の体を維持するためにはタンパク質を摂取しつづける必要がある。タンパク質を構成するアミノ酸は窒素の化合物であるが、この有機物としての窒素および硝酸塩を空気中の窒素から作ることを「窒素の固定化」という。これはそう容易なことではなく、自然界ではマメ科の根粒菌(共生菌)などの少数の微生物にしかできない。植物は微生物が生産した硝酸塩やアンモニウム塩をもとにタンパク質を合成する。 近代になり農作物の増収の必要が出てきたため、肥料というかたちで有機窒素を人工的に補うことが農業に不可欠となった。欧米では19世紀にはペルーのグアノやチリ硝石(NaNO3)が使われたが、火薬の需要もあり、人工的な窒素固定が望まれた。 これに化学者およびエンジニアが応えたのがハーバー・ボッシュ法であった。人工合成されたアンモニアは,硫安や尿素肥料として生物
流体力学の進展 富田幸雄「流体力学序説」より アルキメデス Archimedes (B.C. 287-212) 浮力の法則の発見 パスカルPascal (1623-1662) パスカルの原理 ニュートン Newton (1642-1727) 流体の粘性に関するニュートン法則 ベルヌイ Bernoulli (1700-1783) 流体の運動を扱う科学の一分野を流体力学hydrodynamicsと名づける。ベルヌイ式。 オイラー Euler (1707-1783) 流体圧なる概念により、理想流体の運動方程式を誘導し、基礎ずける。流体力学の始祖と呼ばれている。 理想流体(粘性なし)に関する数学的な理論の進展 ダランベール d'Alembert (1717-1783), ラグランジェ Lagrange (1736-1813), コーシー Cauchy (1789-1857)
においのもとはごく微量 悪臭物質は空気中に揮発し,我々はその空気を吸って、においとして感じるわけですが, 表には人間がにおいとして感じられる空気中の濃度も示します。上のような理由のせいか,感覚の鈍くなっている人間でも,においを感じる空気中の濃度は最新の分析機器もおよばないほど微量なものです。においとして感じるのは0.lppm以下、メルカプタンは0.0001ppmです。この濃度の単位ppmは空気1体積にたいして百万分の一という微少な値です。例えば0.1ppmの成分ガスを20m3の室内から全部集めても,気体の体積として2cm3,これを揮発する前の液体にすると10mg程度しかありません。 動物だから当然のことですが、空気中の悪臭物質の実際の濃度と、においとして感じる強さは比例関係にはありません。嗅覚に限らずすべての人間の感覚というものは、刺激強度と感覚量の間にウェーバー・フェヒナーの法則: l
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