粘度の温度依存性

The relationship between 粘度 and temperature is fundamentally different for liquids and gases, stemming from their distinct molecular mechanisms for momentum transfer. In liquids, molecules are closely packed and held together by strong intermolecular cohesive forces. Viscous forces arise from the resistance of these molecules to sliding past one another. As temperature rises, the kinetic energy of the molecules increases, allowing them to overcome these cohesive forces more readily. This results in a decrease in the liquid’s resistance to flow, and thus, a lower viscosity. This effect is pronounced; for example, the viscosity of water decreases by a factor of about 6 between 0°C and 100°C.

気体では、分子は互いに遠く離れており、主に衝突によって相互作用します。気体の粘度は、異なる速度で移動する層間の運動量の伝達の尺度です。この運動量は、層間を移動して衝突する分子によって伝達されます。温度が上昇すると、気体分子のランダムな熱速度が増加します。これにより、衝突の頻度とエネルギーが増し、層間の運動量の伝達がより効率的になり、結果として粘度が増加します。この挙動は、気体分子運動論の初期の大きな成果の一つであり、直感に反する予測でしたが、後に実験によって確認されました。