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ディスペンサで使用する液体の粘度と温度の関係

液体の粘度

普段の生活になじみが深い、水やオイルなどの液体には性質の1つである粘性を表す数値として「粘度」があります。
液体は粘度が低いほどサラサラと流れやすく、粘度が高いほどドロドロになり流れにくくなります。
また、液体は熱したり冷やしたりすると、温度変化と共に粘度も変化します。
今回は、液体における粘度と温度の関係についてご説明します。

粘度とは?

液体における粘度とは、サラサラさ、ドロドロさといった粘り度合いを表す数値です。
液体は複数の原子が結合した分子によって形成されており、その分子は液体中での密度が非常に高く、それぞれの分子が狭い空間内で動いています。
分子は常に動いており、分子同士で引き合おうとする引力(分子間力)が働き、その発生する引力こそが粘りになります。
なお、液体の温度が高いとそれぞれの分子が活発に動き回る傾向があり、分子間に距離ができることで分子間力が下がるため、高温の液体は粘度が低くサラサラしています。
次の項目では、粘度と温度の関係性を示す「アンドレードの式」を用いて数学的に関係性をご説明します。

数式で見る粘度と温度の関係

粘度と温度の関係性

アンドレードの式は1934年に物理学者エドワード・アンドレードが発表した、粘度と温度の関係を下記のように表した式です。

アンドレードの式
アンドレードの式
η : 粘度
T : 温度
a・b : 材料固有の係数
exp : 指数

こちらの数式でご覧いただきたい箇所は、粘度を表すηと温度を表すTです。
アンドレードの式には定数や係数などの要素が含まれますが、ご覧の通り液体の温度が分数の分母の箇所にあります。
式にあてはめて計算すると、分母である液体の温度が高くあればあるほど、導き出される粘度は低い数値になります。
つまり、アンドレードの式では温度が高いと粘度が低いという関係が表されています。

粘度の変化とディスペンサの対策

どのディスペンサを使うべきか

液体の粘度に関するディスペンサ使用時の注意点として、タンクに入れた時の液体の温度と吐出する時の液体の温度の違いが挙げられます。
液体がディスペンサ内で流れていくにつれて温度が低くなってしまうと、タンクに入れた時よりも粘度が高くなり、液体が吐出されにくくなる場合があります。
粘度の変化を防止するためには、タンクに入れてから吐出するまで液体の温度を一定に保つ必要があり、その対策としてタンク・ポンプ・ホース・ミキサ・バルブなどの部品にヒーターを取り付けることで、液体はディスペンサ内で温度を保つことができます。これにより、粘度が高くなることなく吐出されやすい状態を保ちます。
なお、ヒーターはディスペンサ製作時に取り付ける対応のみでなく、すでに使用されているディスペンサにヒーター機能を後付けすることも可能です。

おわりに

今回はディスペンサで使用する液体の粘度と温度の関係についてご紹介いたしました。
液体における粘度とはサラサラさ、ドロドロさといった粘り度合いを表す数値で、液体は粘度が低いとサラサラと流れやすく、粘度が高いとドロドロと流れにくくなります。
液体には分子間力が働いており、分子同士が引き合おうとすることにより粘りが発生します。
なお、粘度と温度には液体の温度が高ければ粘度が低いという関係があり、液体の粘度と温度の関係を数式にした「アンドレードの式」でも表されています。
また、液体をディスペンサで吐出する場合は、粘度が変化しないようにタンクに入れてから吐出するまでの液体の温度を一定に保つ必要があるため、タンクなどの部品にヒーターを取り付けることによって、液体を吐出するまでの温度を保ちます。
もし、使用する液体の粘度に関するディスペンサの対策についてお困りでしたら、ぜひ当社までお問い合わせください。