2023年

問題58正解（2）頻出度AAA

電気移動度は，粒子の移動速度を電界強度で除したもので，電界中の粒子の移動しやすさを表す．

-(1) 球形粒子が気体から受ける流体抵抗力［N］は次式で表される．

ただし，：抵抗係数，：粒子の投影面積［m²］，：流体密度［kg/m³］，：粒子の流体に対する相対速度［m/s］．

抵抗係数は，数によって2023-58-1表のような値を取る．

2023-58-1表抵抗係数と数

数の大きさ	抵抗係数の値
数＜2（ストークス域，層流域ともいう）	数に反比例
数＜500（アレン域，遷移域ともいう）	数の平方根に反比例
数＞500（ニュートン域，乱流域ともいう）	=0.44（固定数値でよい）

レイノルズ数（数）は，流体の中で働く慣性力と粘性力の比（慣性力/粘性力）を表す無次元数である．浮遊粒子が気体から流体抵抗力を受ける際の数は次式で表される．

ただし，：気体の粘度［Pa･s］，（ニュー）：気体の動粘度（）［m²/s］．

-(3) 〜-(5) 浮遊粒子は，様々な力が作用して，空気中を運動する．浮遊粒子の運動と粒径の関係等を2023-58-2表にまとめた．

2023-58-2表浮遊粒子の運動

粒子が気体から受ける流体抵抗力	流体抵抗力はレイノルズ数（数）によっても異なる． -(1)の式を参照．	粒子の投影面積，流体密度に比例，相対速度の2乗に比例
重力による 終末沈降速度	球形粒子に流体抵抗力と重力が作用する場合，定常状態では，最終的に一定速度で沈降するようになる．この速度を終末沈降速度という．	粒径の2乗に比例
静電界中の移動速度 電気移動度	水平方向に電界がかけられた空間で，球形粒子が電荷を持っていると，水平方向にクーロン力が働き移動する．定常状態ではクーロン力と流体抵抗とが釣り合い，一定の移動速度となる． 移動速度を電界強度で除したものを電気移動度といい，電界中の粒子の移動しやすさを表す．	粒径に反比例
拡散係数	空気分子のブラウン運動により，粒子は拡散に関するフィックの法則に従い流体中に拡散していく．フィックの法則に用いられる粒子の拡散係数は粒径に反比例し，結果として，拡散の速度は粒径に反比例する．すなわち，小さな粒子はブラウン運動による移動量が大きく，よく拡散する．	粒径に反比例
ブラウン運動による移動量		粒径が小さいほど大きくなる．
流れに平行な平面への沈着速度>	浮遊粒子の単位時間当たりの，壁などへの沈着量を気中濃度で除した値を沈着速度という． 拡散により小粒径の粒子の沈着速度が大きい．	粒径が小さいほど沈着速度は大きくなる．
流れに垂直な平面への沈着速度	流れに垂直な面は，重力と慣性力により大粒径の粒子，拡散により小粒径の粒子の沈着速度が大きい．	どちらともいえない．