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御巣鷹山の悲劇
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> > 「場所により流体の密度が変わる場合、同じ体積流量でも質量が異なってしまうからです。質量保存の法則に背くことになります。」 > > と客室内のことについて記されていますが、客室内では場所により流体の密度に大きな差があるということに関してもう少し詳しく教えてください。 > 補足しますので、まずは管理人さんの例を貸してください。 > 【式2】(連続の式、質量保存則)が成り立つのは、薬液が非圧縮性流体(伸び縮みしない流体)であり、密度が一定だからです。 > 押し子が1cm/sで押しのけた薬液の体積流量は、1cm/s×10c㎡=10c㎥/s > 筒先を10cm/sで通過する薬液の体積流量は、1cm/s×10c㎡=10c㎥/s > 薬液の密度ρ=一定ならば、質量は必ず等しくなります。 > ρkg/c㎥×10c㎥/s=一定 > しかし、もし仮に、薬液の密度が注射器筒内と筒先針の部分とで変化(ρからρ´へ)してしまったらどうなるか? > 体積流量が同じ値でも、質量流量は違ってきます。 > ρkg/c㎥×10c㎥/s≠ρ´kg/c㎥×10c㎥/s (なぜならρ≠ρ´) > ある空間に入った質量とある空間から出た質量が異なることになります。 > これでは「質量保存の法則に背くことになります。」 > だから、「場所により流体の密度が変わる場合、同じ体積流量でも質量が異なってしまう・・・」ので、連続の式【式1】は適用できないのです。 > 注射器の中身が『薬液』の場合、「場所により流体の密度が変わる場合」には該当しません。 > 押し子を一定の調子で動かしているので、速度が時間変化もしません。質量保存が保たれているので、【式2】は成り立つと考えてよいのです。 > 一方、文系ちゃん提示の例のように、 > 注射器の中身が『空気』の場合、 > 「・指先で先端の穴を塞ぐ」ようにし、 > 「・ピストンを一杯まで引きシリンダー内を空気で満たす」ようにすれば、 > 圧力が周囲の2倍、密度も2倍近くになります(厳密に2倍にならないのは温度変化があるため) > この状態で「・指を離し塞いだ穴を開放する」と、体積=一定のまま圧力が急激に下がります(これが断熱膨張)。 > 断熱膨張しているときは、「場所により流体の密度が変わ」っているので、【式2】は成り立ちません。 > 文系ちゃん見解のように「私にとってはその抜けていく時間はイメージしていたものより相当に短い時間でした。」のは単純に注射器の体積がごく小さいからです。 > 旅客機のように大きな体積をもつ注射器(例えば、3400㎥を半分まで圧縮して1700㎥にしたもの)なら、一瞬で空気が抜けることはないとイメージできるかと思います。 > > ~と客室内のことについて記されていますが、客室内では場所により流体の密度に大きな差があるということに関してもう少し詳しく教えてください。 > 客室内の場所の違い、例えば、客室最前部と客室最後部で、空気の密度に極端に大きな差はないと思います。 > 隔壁を境界に、隔壁の少し前の位置と隔壁の少し後ろの位置で、空気の密度に大きな差があると考えています。 > > また、障害物の有無よりも質量が異なることの要因の方が大きいですか? あるいはその二つは連関し合っていますか? > 難しいです。十分なお答えを用意できません。 > おそらく連関している思います。 > 障害物の有無は、粘り気のある空気にとって摩擦の有無に関係します。 > 摩擦は流体にとってエネルギーを散逸させるものです。 > エネルギーの散逸は、圧力の変化(≒密度の変化)に影響を及ぼすと考えられます。 > 摩擦によるエネルギー損失は一定程度、密度変化に影響を及ぼすものと考えます。 > 一般的な円筒のモデルでは、断面中心付近がもっとも流速が速く、壁に近くなるほど流速は遅くなります。壁面付着条件として、壁に接している空気の速度はゼロです。 > 事故機のように物が複雑に配置された場合は、ただの円筒モデルのようにはいかないと思いますが。 > 私自身ももう少し勉強してみようと思います。とりあえず、ここまで。 > ご不明な点があればご遠慮なくどうぞ。できる限りお応えしたいです。
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