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流体

流体

出典: Wikipedia
一般小学生

まとめ

流体
液体気体の総称であり、外力によって容易に変形して連続的に流動する性質を持つ物質

解説

流体は、固体とは異なり静止状態においてせん断応力(物体をずらそうとする力)に耐えることができず、極めて小さな力であっても連続的に変形し続ける性質を持っています。物理学や工学の分野では、液体と気体を「流れるもの」として一括して扱い、その運動や力学的性質を研究する学問を流体力学と呼びます。

流体の大きな特徴の一つに「対流」があります。これは、流体の一部が熱せられることで密度が小さくなり上昇し、冷たい部分が下降することで物質そのものが移動し、熱を効率よく運ぶ現象です。固体と流体の主な違いを以下の表にまとめます。

性質 固体 流体(液体・気体)
形状の保持 一定の形を保つ 容器に合わせて変形する
流動性 なし あり
せん断応力 抵抗する 連続的に変形する
コラム

流体の混合における熱量の移動については、エネルギー保存の法則に基づき計算することができます。例えば、温度の異なる水を混ぜた場合、「(高温側の水の重さ)×(下がった温度)=(低温側の水の重さ)×(上がった温度)」という関係式が成り立ちます。これは、外部への熱の逃げがない理想的な状態において、高温の物体が失った熱量と低温の物体が得た熱量が等しくなることを示しています。

また、特定の熱量を与えた際の温度上昇率は、物質の比熱質量に依存します。流体は航空機の翼の周りの空気の流れや、エンジンの冷却水の循環など、現代技術のあらゆる場面で重要な役割を果たしています。

小学生のみなさんへ

水や空気のように、決まった形がなくて、さらさら流れることができるもののことを「流体」といいます。流体はあたためられるとぐるぐると動き回る「対流」という性質を持っているのがとくちょうです。水(液体)も空気(気体)も、どちらも流体の一種です。

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