液状の物質AとBについて、せん断応力とせん断速度の関係を調べたところ、図の結果が得られた。
これらの図に関する記述のうち、正しいのはどれか。
2つ選べ。
(図:2枚とも横軸=せん断応力(Pa)、縦軸=せん断速度(s^-1)。物質A(横軸0〜120 Pa、縦軸0〜180 s^-1)は (40, 20)・(60, 70)・(70, 95)・(80, 120)・(90, 145)・(100, 170) の6点がほぼ一直線に並び、原点は通らない。物質B(横軸0〜40 Pa、縦軸0〜25 s^-1)は原点付近から急激に立ち上がったあと徐々に傾きが緩くなり、35 Pa付近で約20 s^-1に頭打ちとなる上に凸の散布点。)
正解を2つ選んでください。
正答1・4
解説
正解は1と4。
物質Aは降伏値を持つ塑性流動を示し、降伏値を超えた領域での応力とせん断速度の傾き(Δτ/Δγ̇)から求まる塑性粘度は、(100-40)/(170-20)=60/150=0.4 Pa・sである。
物質Bはせん断応力の増加に伴いせん断速度の増加が徐々に緩やかになる曲線を示しており、これはずり応力の増加とともにみかけ粘度がさらに増大するダイラタント流動の特徴で、高濃度デンプン水懸濁液に典型的にみられる流動挙動である。
物質Aの降伏値はグラフを外挿した切片から約32 Paであり40 Paではない。
物質Bはせん断応力とともにみかけ粘度が増大するダイラタント流動であり「低下している」という記述は誤り。
ニュートンの粘性法則に従う流動は原点を通る直線となるが、物質Aは降伏値を持つビンガム型の塑性流動でありニュートン流動ではない。