ウインター・サイエンスキャンプ'06-'07

流体と呼ばれる、水・油・ガス・空気などは、動くときに共通の性質を示します。それは、必ずその動きに抵抗する力、すなわち粘性が働くことであり、強さの指標は「粘度」と呼ばれています。流体の粘度を知ることは、実は身の周りの生活向上につながります。例えば、輸送パイプ内の石油の動きや、機械内部の潤滑油の動きなどを解析して、装置性能を向上させることができます。
キャンプでは、層流・乱流の概念、粘度の概念、ハーゲン・ポアズイユの法則などを理解してもらいます。実際に気体の酸素、窒素、二酸化炭素などが室温・大気圧下で示す粘度を、「毛管法」と呼ぶ方法で測定し、気体の種類により粘度が異なること、液体とはケタ違いの、低い粘度を示すことなども実感してもらいます。
また、圧力単位、水銀気圧計使用法、重力加速度値、気体や液体の密度と温度・圧力との関係、測容器検定法、せっけん膜流量計使用法などについて解説します。

国立大学法人東北大学大学院工学研究科
創造工学センター
宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉6-6-04
(JR「仙台駅」よりバス約20分)
URL:http://www.ip.eng.tohoku.ac.jp
宿泊場所:チサンホテル仙台(予定)

(1)7種類の気体(純酸素、純窒素、空気、純二酸化炭素、純アルゴン、40%酸素+60%窒素、75%酸素+25%窒素)について、粘度測定を体験します。
そのために、参加者14人が2人1組の7班に分かれます。
(2)7種類のガスそれぞれについて、容器‐圧力調整装置‐毛管‐せっけん膜流量計の系列が用意されています(毛管の上流側/下流側圧力差を測るためのU字管も毛管前後に接続されます)。気圧と気温は随時測定できるようになっています。
(3)各班がそれぞれ1つの系列の前に立ち、気体流通時の毛管前後圧力差と流量の関係を調べ、各班数組のデータを取ります。続いて、各班がそれぞれ別の系列の前に移って、数組のデータを取ります。
同様の作業を繰り返すことにより、最終的にはどの班も、系列7種類(換言すれば気体7種類)について測定を経験します。
(4)気体種類ごとのグラフにデータをプロットするときは、測定中の気圧と気温の変化を考慮に入れます。グラフとハーゲン・ポアズイユ式から、室温・大気圧下における気体各種の粘度を算出します。
(5)全測定結果を整理して、気体の種類により粘度がどのように異なるかを把握し、液体種々の粘度文献値と何ケタ異なるかを認識します。
(6)5日に訪問する材料科学総合学科佐藤研究室では、高温における溶融金属や溶融塩の粘度を高精度で測定する装置を見学します。

〈第1日目〉1月4日(木)
15:00	〜	16:30	センターに集合して研究室を訪問(希望者対象)
17:00	〜	17:30	宿舎で集合受付
19:00	〜	21:00	参加者&引率者ミーティング

〈第2日目〉1月5日(金)
9:00	〜	9:25	開講式
9:30	〜	11:50	測定原理・装置・方法の説明測定・結果の確認と整理(その1)
12:00	〜	12:50	昼食
13:00	〜	13:10	打ち合わせ
13:10	〜	14:30	測定・結果の確認と整理(その2〜4)
14:45	〜	15:15	見学(材料科学総合学科佐藤研究室)
15:30	〜	16:50	測定・結果の確認と整理(その5〜7)
17:00	〜	17:50	全測定結果の確認と整理
18:00	〜	19:00	講師等との懇親会

〈第3日目〉1月6日(土)
9:00	〜	9:25	打ち合わせ・問題点の整理
9:30	〜	10:55	考察と発表準備
11:00	〜	11:55	発表・ディスカッション
12:00	〜	12:50	昼食
13:00	〜	13:25	センター内見学
13:30	〜	13:50	閉講式
14:00			解散

URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/ジャン・ポアズイユ
(フランスの物理学者、生理学者Jean Poiseuilleについて)
URL:http://en.wikipedia.org/wiki/Viscosity
(粘度を解説。Newtonの理論、粘度測定、単位、分子論、諸物質の粘度ほか、前半が参考になる)

JR「仙台駅」より路線バス約20分「工学部中央」バス停下車徒歩約2分