水中を沈降する粒子へストークスの式を適用できる条件で、沈降速度の大小関係に関する記述として、最も適切なものはどれか。
難易度: 標準
最終更新日: 2026-07-08
解説
問題全体の補足
粒径・密度差・粘度が沈降速度へどう効くかを、式の各項と適用限界まで含めて判定する問題。粒径は球形粒子では直径として扱えるが、不定形粒子では測定法に応じた等価径を用いる場合がある。根拠 —— 粒径は粒子の大きさを表す量で、球形粒子では粒子の直径として扱えます。(→物理処理(12)) 実際の粒子が不定形の場合、測定原理に応じて等価代表径・有効径・ストークス径等を粒径として表すことがあるため、「粒径は常に実物の幾何学的直径そのもの」とは限りません。(→物理処理(13)) 球形粒子が粘性の支配的な低レイノルズ数域で単独沈降する理想化では、終末沈降速度 v はストークスの式 v = g(ρp - ρ)d² / (18μ) で表されます。(→物理処理(14)) ストークスの式は球形粒子・低レイノルズ数域などを前提とする理想化であり、フロックのような不定形粒子、粒子同士の干渉が大きい高濃度系、凝集・阻害沈降等へそのまま無条件に当てはめません。(→物理処理(19))
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