クイズ問題: コップに水をぎりぎりまで入れたときなどに見られる、液体がその表面積を小さくする為に働く力を何というでしょう?
答え: 表面張力

関連するWikipedia記事の抜粋:
title: 濡れ
text: 液体や固体の物質が、気体のように散逸せずにまとまりを維持するのは、それらの内部の原子や分子同士が互いに引き付け合っているためであるが、表面ではその力が物質の面方向に強くはたらき表面張力となって現れる。容器に収められ重力以外の外力を受けていない液体では、自重と表面張力のつり合いによって外形が定まるが、固体では固有の外形を維持する力が強いため表面張力が観察されにくい。ただし、固体と液体が接触する時は液体だけでなく固体の表面張力も顕在化する。液体の表面張力に比べて固体の表面張力が大きいと、固体に接触した液体は自ら球形になろうとするよりも固体の表面に広がろうとして良くぬれる。固体と液体が接触した場合の両者の表面張力の違いによってぬれの度合いが異なってくる。
title: ダイラタンシー
text: ダイラタンシーは、不揃いの粒子(浜辺の砂やα澱粉粒子)の隙間に液体が入り込んだ物体に剪断応力(ずり応力、ストレス)が与えられるときに膨張することで起こる。これは、液体を満たした不揃いの粒子が、それを摺り合わせる力となる剪断応力によって回転したときに、互いに出っ張ったところが「かみ込む」ことでつっかえて広がろうとする。ところが隙間は液体が充填されているので、この空間を拡張しようとすると液体に陰圧がかかる。この陰圧による張力が粒子を引き寄せる力となり、膨らみながら粘度が増大する現象である。
title: 潤滑剤
text: グリースは増ちょう剤に潤滑油を保持させることで揺変性(チキソトロピー)を与えた、粘着性の潤滑剤。揺変性物質は静置状態では流動せず、外から力を加えられることで流動性を示すが、流動に要する力の大きさをちょう度と呼び、ちょう度が大きいほど柔らかいグリースである。グリースは温度が高くなると増ちょう剤の3次元網目構造の崩壊などにより、静置状態においても非流動性を保てなくなるが、その温度を滴点と呼んでいる。
title: グリース
text: 剪断応力がない、または非常に小さいとき、グリースは固体である。流動性はない。このとき、グリース内部では増稠剤の繊維状の高分子同士は化学的な相互作用により結合している。この結合の発生を架橋(cross-linking)という。この相互作用により繊維は網目状の立体構造(網目構造、network structure)を形成している。グリース内部で基油は網目構造の間隙を満たしている。この網目構造が、微小な剪断応力範囲でグリースを固体にしている。網目構造が形成されてグリースが固体となっている状態をゲル状態といい、網目構造による高い粘性を構造粘性(structural viscosity)という。
title: ダイラタンシー
text: ダイラタント流体は一般に、液体と、固体の粉末粒子の、混合物である。この流体に外力が加えられて、圧縮されて粒子の隙間がなくなった状態で、さらに大きな剪断応力が働くと、粒子が最も密度が高い充填状態とは異なる、体積が増す位置に無理やり動かされようとすることに対して強い抵抗を示す。外力(圧縮力)と拮抗する内部抵抗力(体積変化=膨張、に伴う力=ダイラタンシー)が生じると、全体として、剪断応力に対してまるで固体のような抵抗を示す状態に移行する。しかし外力を加えるのを止めてしまえば、粒子の隙間が広がって、圧縮力と対向する力がともに働かなくなり、元の液体の状態に戻る。
title: 液体
text: 液体表面(水面)は一種の弾性膜のように振る舞い、表面張力が見られ、滴や泡が形成される。表面張力によって生じる現象としては他に毛細管現象、濡れ、表面張力波などがある。
title: 表面張力
text: 分子と分子の間には、分子間力と呼ばれる引力が作用している。液体中の分子は、あらゆる方向から他の分子からの分子間力の作用を受けて自由エネルギーが低い状態にある。一方、表面上にある分子はダングリングボンドをもつため内部の分子からは作用を受けるが、気体の分子からはほとんど作用を受けない。すなわち、表面上にある分子は内部の分子と比べて大きな自由エネルギーを持つことになり、より不安定な状態にあると言える。その結果、表面をできるだけ小さくしようとする傾向が現れる。表面張力は、その界面が不安定であればあるほど大きくなるため、界面活性剤などの影響により変化する。
title: ダイラタンシー
text: このようにダイラタンシーはもともとは粉粒体の体積(容積)が変化することであるが、粉粒体のすき間にある液体や気体が体積変化に伴って粉粒体から急に出たり吸いこまれたりすることにより、予想しにくい現象が起きるため、そちらが注目されるようになった。例えば濡れた手ぬぐいを絞ると水が出てくるが、濡れた砂に急に力を加えると砂から水が引いて乾いて見える。「少量の液体を含んだ粗大粒子系が急激な歪みをうけることにより硬化する現象はダイラタンシーといわれる」という定義が出てくる。
title: 濡れ
text: 表面のぬれやすさは接触角によって定量的に測ることができる。表面張力が小さい固体はぬれにくく、液体が付着したときの接触角は大きくなる。反対に、表面張力が大きい固体はぬれやすく、液体が付着したときの接触角は小さくなる。テフロンなど撥水性のある物質の表面では接触角は180°に近くなり、液滴はほぼ球形になる。一般に原子結合が強く安定した物質は表面エネルギーが小さく、活性が低いため酸化などの反応も起きにくい。また、表面に光沢のある固体は、そうでないものに比べ接触角が大きくなる傾向がある。
title: 重合体
text: もう一つの要因は張力効果である。ダイを通っている間、ポリマー内部では速度勾配があり、中心部で最も張力が大きく、外側に行くにつれ張力が小さくなる。このため、外側に向けて圧力が生じる。ダイを出た後、この圧力によってポリマーは膨らむ。ダイが短いとき弾性流入効果が、長いとき張力効果がバラス効果の主な要因となる。
title: 重合体
text: 成形機(英語版)の押出機のダイ(押出機出口の口金)から溶融ポリマーを押し出すと、出てきたポリマーの径はダイの径よりも大きい。この現象をバラス効果 (英: Barus effect) またはダイスウェル(英: Die Swell)と呼ぶ。膨張量はダイの径と長さ、押出速度によって変わる。一定の長さまでならダイが長くなるほど膨らみの程度は小さくなり、一定以上となるとポリマーの径は変わらなくなる。バラス効果は、製品寸法を規格通りにしなければならない高分子工業で重要な問題である。
title: チキソトロピー
text: チキソトロピー(英語:thixotropy)は、ゲルのような塑性固体とゾルのような非ニュートン液体の中間的な物質が示す性質で、粘度が時間経過とともに変化するものである。シキソトロピーとも呼称される。具体的には、剪断応力を受け続けると粘度が次第に低下し液状になる。また静止すると粘度が次第に上昇し最終的に固体状になる。剪断速度が急に変化した場合には、粘度が一定値に安定するのに時間がかかる。
title: 表面張力
text: 液滴重量法では、気中の毛管の底部に液体を流して液滴を成長させ、表面張力で支えきれなくなって落下する液滴の重量から表面張力を求める。
title: ゼータ電位
text: ゼータ電位は界面の性質を評価する上で重要な値である。特にコロイドの分散・凝集性、相互作用、表面改質を評価する上での指標となる。コロイド粒子は構成分子 / 原子間のファンデルワールス力を総和した長距離引力を普遍的に有する。これは常にコロイド粒子に凝集しようとする傾向を与える。一方、コロイド粒子は溶媒中で対イオンによる電気二重層をまとっており、粒子同士がある程度接近すると互いの二重層が重なり、浸透圧による斥力が生じる。この斥力が粒子間ファンデルワールス力に打ち勝てば、コロイド粒子が分散する。この現象を定量的に説明した理論がDLVO理論である。浸透圧以外の斥力として、親水性粒子の場合の溶媒和力(溶媒吸着による立体斥力)などがある。
title: 重合体
text: ポリマーの最大の特徴は、典型的な粘弾性体であることである。高分子濃厚溶液とポリマー溶融体(高分子濃厚系)はチキソトロピー流体であり、粘度は一定ではない。剪断ひずみ速度が大きくなると粘度は小さくなり流動性は大きくなる。これは、低分子濃厚系はニュートン流体であって粘度は一定であることと対照的である。チキソトロピー性はポリマーの成型加工および、塗料や食品などの工業用品の性能に大きな影響を与える。
title: 流体静力学
text: 液体が寸法の小さな管の中に入っている場合、表面張力の効果が重要となり、毛細管現象によりメニスカスを形成する。この毛細管現象は生物学系においては難解な効果をもたらし、植物の木部に水を流す2つの仕組みのうちのひとつ、蒸散引力 (Transpirational pull) に関連している。
title: 加護野忠男
text: 溶質の濃度が高い液体と濃度が低い液体が半透膜を隔てている場合、濃度の低い液体から濃度の高い液体へと自然に溶媒が移動し、濃度を同等に保とうとする。この現象では溶媒が動くためにエネルギーが発生している。このエネルギーを浸透圧といい、濃度の差を保つために必要な分の力が浸透圧の力量である。
title: 傾圧
text: 傾圧(けいあつ、baroclinity、baroclinicity)とは、流体が等圧面と等密度面(等温面)が交差する状態にあること。傾圧の流体では、等圧面と等密度面を一致させようとする力が働き、流れ(擾乱)が発生する。
title: 摩擦
text: 流体層の間に相対的な速度差があると、それを減少させるようなせん断力がはたらく。これによって流体内部で流れに対する抵抗力が生じることを粘性という。日常的には粘性は「濃い」「ドロッとしている」のように表現される。水は「サラサラ」としていて比較的粘性が低いのに対し、蜂蜜は「ドロドロ」であって粘性が高い。流体の粘性が小さいほど変形させたり運動させたりするのが容易である。
title: ダイラタンシー
text: 粉粒体と言うより懸濁液という方が近い状態でも、ダイラタンシーの影響で普通の液体とは違う現象が起きる。そこで「粘度がせん断速度増大によって上昇する現象をダイラタンシーという」という定義がFreundlichにより、レオロジーの立場から定義を拡張して使われるようになった。
title: ソフトマター
text: ソフトマターの大きな特徴のひとつに力学的振舞いが変形の速度に依存することがあげられる。すなわち、ソフトマターのほとんどは、変形の速度が大きいと流動的に振舞うのに対し、変形の速度が小さいと弾性的に振舞うのである(粘弾性)。具体的な例を挙げると、皿にのったゼリーを指でそっと触れば、ゼリーから反発力を感じる。このとき、指を離せばゼリーはもとの形に戻る(弾性)。しかし、強く指を押し付けると、指はゼリーにつきささり、指を離してもゼリーの形は元に戻らない(粘性)。
title: グリース
text: 剪断応力がある量以上となるとグリースは液体(ゾル状態)となる。この状態変化の境界、ゲル状態がゾル状態へ変化するための最低の剪断応力の大きさを降伏値(yield value)という。降伏値を上回る剪断応力が加えられると、グリースの繊維間の相互作用は切断され、網目構造は崩壊する。このとき構造粘性は消失している。そしてグリースは液体のゾル状態になる。
title: 気体
text: 粘度は流れにくさを示す流体の物性の一つであり、せん断変形速度に依存する。液体はせん断力を加えられたとき常に流動するが、その速度に応じて抗力が生じる。気体は液体に比べて粘性が低く、粘性なしとして扱われることも少なくない。気体が全く粘度も持たないとすると翼の表面に固着することはなく、境界層は形成されない。デルタ翼の研究においてシュリーレン写真を使い、気体粒子が互いにくっつきあう現象があることが確認された。
title: 沸点
text: 過熱が起こるのは、液体の表面張力のためである。一般に液体中の気泡内部の圧力は、気泡を包む液体の表面張力のため、外圧よりも高くなる。この圧力差は表面張力に比例し、気泡の半径に反比例する。それゆえ沸点では
title: ゴム
text: これはゴムの弾性がエントロピー弾性と呼ばれる、他の固体とは異なる機構で実現しているからである(他の固体ではエネルギー弾性という)。ゴムの弾性は、本来規則構造を持たない(非晶質)分子の配列が、外部からの力により規則的(結晶組織)になり、これが元の不規則な配列に戻ろうとするときの力によるもので、熱力学的には応力によるエントロピーの低下(ギブス自由エネルギーの増加)が元に戻ろうとする力による弾性である。
title: 潤滑
text: このラジアル軸受において、油膜圧力が大きくなると、硬い軸受け鋼の表面も弾性変形して窪みをつくって油膜を保持しやすくなり、油膜面積が広がって面圧を下げることにより良好な潤滑状態を保つというものである。この効果を生み出す運動としては、相対運動をする面が傾いていることによる「くさび膜効果」、面同士が急激に近づくことによる「絞り膜効果」が知られている。もちろん、これらの組み合わせもありえる。柔らかい軟骨を介して運動する生体関節における潤滑や、雨の日に長靴がマンホールの上では滑りやすい、などがその具体例と言える。
title: カラギーナン
text: 特徴としては、力(せん断応力)をかけると容易に流動し、静置すると粘性を回復してゲル状になる性質(チキソトロピー)がある。この性質は工業的利用に有利で、特に食品に用いた場合には食感が滑らかになるという利点もある。これから以下のような用途に用いられる。
title: 重合体
text: 高分子の濃厚溶液やポリマーの溶融体に棒の一部を浸して棒を回転させると、液面は棒の近くほど勾配的に上昇する。見掛け上、液体は棒に巻き付きながら這い上がる。この現象をワイセンベルク効果(英: Weissenberg effect)と呼ぶ。これは、棒の回転により液体が流動している部分では張力の合力は内向き(棒に向かう方向)に働くために起こる。ニュートン流体の場合、合力は外向き(棒から離れる方向)に働き、棒の近くほど液面はへこむ。
title: 発泡プラスチック
text: この成形法では、界面活性剤が大きな役割を果たす。泡が発生し始める「クリームタイム」の際に液体を攪拌するが、この攪拌エネルギーは表面張力と比例するため、界面活性剤が介在すると少ない運動量で泡の細分化と均一化が図られる。また、発泡が進行し気泡壁が引き伸ばされる過程においても、表面張力が低い状態であれば泡の崩壊が起こりにくい。
title: クリープ
text: クリープ(creep)は、物体に持続応力が作用すると、時間の経過とともに歪みが増大する現象。主に高温環境下における材料の変形を説明するために用いられる。
title: 界面
text: 理想気体のように分子相互作用(分子間力や静電気力など)がなく凝縮しない場合には、複数の成分を混ぜ合わせても、乱雑さ(エントロピー)が増大する方向に自発的に変化する、つまり混合して均一となる。しかし、分子間相互作用があり、凝縮相となる実在分子において、異種分子間の相互作用より、同一種分子間の相互作用のほうがはるかに強いとき、混合するよりもそれぞれが相分離して、同一種同士の相互作用で安定化するほうが有利となる。このとき、相分離した二つの相の境界が「界面」である。例えば、水分子同士には分子間力よりかなり強い水素結合が働く。油の分子同士では互いに弱い分子間力しか働かない。ゆえに、水は水分子同士で固まっていたほうが安定であり、水と油は混ざり合わないのである(ただしそれでも超音波細動などで水素結合を切って分子レベルで均一にすることはできる)。
title: ライデンフロスト効果
text: フライパンの温度が摂氏100度近くか又はそれ以上になった時、その表面に水滴が垂らされると、水滴がフライパンに接する部分が気化・蒸発して薄い蒸気の膜を作り、水がそれ以上フライパンと直接接することを阻むことになる。この蒸気は水滴がフライパンに接触する度に瞬間的に水滴とフライパンとの間で生じ、また、水蒸気の対流によって加熱された水滴の下部から常に新たな水蒸気が補給されるために、フライパンと水滴との接触はほとんど起こらなくなる。両者の接触が無いために熱の伝達が非常に遅くなり、水滴の蒸発に時間がかかる。また、この水蒸気の膜の上に浮いている水滴はフライパンとの摩擦が小さくなるため、容易に横滑りするようになる。
title: 液体
text: 液体(えきたい、英: liquid)は、物質の三態(固体・液体・気体)の一つである。気体と同様に流動的で、容器に合わせて形を変える。液体は気体に比して圧縮性が小さい。気体とは異なり、容器全体に広がることはなく、ほぼ一定の密度を保つ。液体特有の性質として表面張力があり、それによって「濡れ」という現象が起きる。
title: 国際核融合材料照射施設
text: さらに高エネルギー中性子はさまざまな核反応の過程で水素やヘリウムを作り出し、これらのガスが材料中の粒界面で泡となって現れるために、スウェリング(swelling)やブリスタリング(blistering、表面に現れるブツブツ・でこぼこ)、脆性(embrittlement、エンブリトルメント)を生じることになる。もうひとつ望むなら、一級の成分を選んで不純物が元で長命な放射性廃棄物を作らないようにしたい。とにかく、機械な力や温度が高くそれらが何度も繰り返し起こる環境である。
title: バルク (界面化学)
text: バルク状態はその物質のもつ基本的な性質、沸点や融点、粘度や密度などの値を決定する重要な部分であるとともに、特異な性質を発現させるためにバルク部分を極端に減らし界面を増やすことも頻繁に行われる。
title: セルアライブシステム冷凍
text: 従来の冷凍方法では食品が周辺部位から冷凍されることにより水が徐々に氷に変わるため、氷が結晶することによる体積の膨張により食品の細胞膜に傷をつけてしまう。解凍時に、この傷からいわゆるドリップと呼ばれる細胞内の栄養や水分が流れ出し、食品の味を落としていた。
title: 焼結
text: 互いに接触している粉末粒子は熱力学的に非平衡な状態にあり、表面の面積を減少する方向に物質の移動が起こり、粉末粒子間に結合が生じて緻密な物体となる。つまり焼結の駆動力は物質の表面が持つ自由エネルギーを最小にしようとする力、すなわち表面張力である。形状が凸形となっている部分から凹形となっている部分へ物質が移動することによって粒子間の接触面積が拡大し、粉末粒子間の接触面中心部付近から接触面周辺部へ物質が移動することによって粒子間の距離が短くなる。焼結は物質が移動する機構によって以下のように分類される。
title: ゼリー
text: ゼリーは一般に弾性のある半固体であり、触れた際の抵抗を持つが強い圧力などによってはつぶれるという特徴がある。同様の特徴をもつ物質・物体についてもゼリー状と称することがある。化学的にはコロイド溶液のゲルである。
title: 分子クラウディング
text: 分子クラウディング、または高分子クラウディング(英:molecular crowding または macromolecular crowding)といわれる現象は、タンパク質などの高分子が高濃度である状態で、溶媒中の分子の性質が変化すること。高分子こみあいとも言う。以下、本稿では「(分子)クラウディング」や「込み合い(効果)」などと訳す。この状態は生物の細胞中では普通に見られる。例えば大腸菌の細胞質中の高分子濃度は 300-400mg/ml になる。分子クラウディングの状態になると、その高濃度により、溶媒内の高分子の占有体積が減少し、その結果として活量が増大する。
title: 物質の状態
text: ある種の液体は非ニュートン流体であり、せん断応力に依存して粘度が決まるため、一定の流れの条件の下ではアモルファス固体となる。簡単に説明する例は、コーンスターチの懸濁液であり、これは止まっている時には液体だが、突然力が働くと固体のように振舞う。この性質はダイラタンシーと呼ばれる。一方、ペンキ等のように、チキソトロピーとして知られる全く逆の効果を示す懸濁液もある。
title: 深発地震
text: このほかに、結晶質が非晶質化(アモルファス化)することが原因とする説、間隙水圧の上昇により脱水反応が起きてスラブの摩擦強度が低下すること(脱水不安定・脱水脆性化)が原因とする説がある。
title: アーク溶接
text: アーク溶接中において、溶融している金属と大気が接すると、大量の窒素が金属の中に溶け込む。溶融金属が凝固するときに、この窒素が一気に析出し泡となってそのまま固まってしまう。この状態をブローホールといい、この状態になると溶接部分の機械的強度が著しく低下する。水を急速に凍らせると、炭酸ガスが析出して真っ白な氷になるが、これと同じ現象である。
title: グリース
text: グリースのずり流動化の程度は剪断速度のみで一意に決まらず、荷重がかかる時間も関与する。例えば軸の回転速度を一定にして回転を続けたとき、軸と軸受けの間を満たすグリースの粘度は一定でない。時間経過とともに粘度は減少する。この性質を揺変性(チクソトロピー)という。揺変性は、グリースのゾル状態は時間とともに段階的に進行することに由来する。荷重の間に時間経過とともに増稠剤繊維の分離と方位性配列は進行する。
title: 表面張力
text: 表面張力(ひょうめんちょうりょく、英語: surface tension)は、液体や固体が、表面をできるだけ小さくしようとする性質のことで、界面張力の一種である。定量的には単位面積当たりの表面自由エネルギーを表し、単位はmJ/mまたは、 dyn/cm 、mN/mを用いる。記号にはγ, σが用いられることが多い。
title: ダイラタンシー
text: ダイラタンシーはオストワルド式(冪乗法則)S = k D において、剪断応力(ずり速度、または剪断ひずみ)D の指数n が 1 よりも大きい場合を指す。ちなみにn = 1 の場合をニュートン流動(粘性流動)といい小分子の液体の多くはこの性質を持つ。また、n < 1 の場合を擬粘性流動といい、濃度 1 % 以下の高分子の溶液やクリームはこの性質を示す。
title: 牛乳
text: 水分中に離散している脂肪やカゼイン(タンパク質)の微粒子が光を散乱して白く見える。コロイドのチンダル現象の好例として、理科の教科書などで引き合いに出される。牛乳を温めると表面に膜が張るが、これをラムスデン現象と呼ぶ。
title: 界面活性剤
text: 気/液コロイドでは界面活性剤の効果により、泡が発生する。これを起泡(foaming)という。泡は気体を薄い液膜で包んだものであるが、界面活性剤は気体側に親油基、液膜側に親水基を向けて配列している。つまり親水基で囲まれた部分(泡の境界部)を芯液(水)が満たしている。普通、泡沫(単一泡の集合体)では泡同士の三重接点(プラトー境界)に毛管現象で芯液が吸い寄せられ、液膜はだんだん薄くなっていき泡を維持できなくなって最終的にはじけてしまう。しかしイオン性の界面活性剤を用いた場合、液膜が薄くなっていくと、分子同士の静電反発のために、それ以上膜が薄くなることに抵抗を示すようになる。このため泡が持続するようになり「あわ立つ」という現象がおきる。この起泡性は洗剤などで顕著である。またアイスクリームや消火剤にも利用されている。
title: コアセルベート
text: コアセルベートは疎水性相互作用によって形状が維持されており、浸透圧を有する。油のようなものが水からの反発によって集まった有機物の小球と言える。
title: テラー・ウラム型
text: 重金属の蒸発による効果の概算は、比較的容易である。プライマリーが供給するエネルギーは、セカンダリーの容器全面に対して均等であり、各部分が熱平衡になるため、熱エネルギーによる効果を解析することが出来る。プライマリーが発生したエネルギーのほとんどは、1つの光学的深度を持つX線によってタンパー・プッシャー外壁面に伝えられるので、その部分の温度を計算することが可能になる。外壁面が蒸発して膨張することによって発生する、タンパーの内側への移動速度は、基本的なニュートン力学により計算することが出来る。
title: 原子間力顕微鏡
text: プローブを試料に接触させ、その際に生じるカンチレバーのしなりをモニターし、カンチレバーにかかる力を測定する。細胞膜タンパク質の検出や細胞の粘弾性力の測定などに用いられている。また、生体分子などを引っ張ることにより発生する力の変化から分子内構造(ドメイン)などの解析や、試料にプローブ先端で穴をあけ(インデンテーション)、剛性などを検査することも可能である。このモードでは一般的に表面形状などの分布は測定されない。
title: ゴム状態
text: ゴム状態の固体を架橋点の間の鎖状分子ユニットと親和性のある溶媒と接触させると、溶媒を吸収して体積が増す膨潤現象を起こす。溶媒を含んだゴム状態はゲル状態のひとつである。
title: ベナール・セル
text: 2枚の板を使った場合には、浮力だけが対流の駆動力になる。このタイプの対流はレイリー・ベナール対流という。上の板がなく液体が空気に接している場合は、浮力だけでなく表面張力も影響を与える。上層の温度にゆらぎが現れ、温度が上がった部分は表面張力が下がる。液体は表面張力の低い所から高い所へ流れる(マランゴニ効果)ため、表面にも高温から低温へ水平方向の流れが生じる。従って低温の液体は下へ移動し、これも対流の駆動力となる。これをベナール・マランゴニ対流といい、セルの構造はさらに複雑になる。
title: オートクレーブ
text: 気体との反応を行う場合、その反応速度は気体の溶媒中の濃度、すなわち溶解度が高いほど加速される。ヘンリーの法則の通り、気体の溶解度はその圧力が高いほど高くなるので高圧での反応が有利である。また気体を溶解させるには撹拌して気体の泡を溶液に抱きこませる方法が効率的である。そのため、単なる封管よりも撹拌装置を備えたオートクレーブの方が有利となる。
title: 接着
text: 吸着という現象でも知られているが、二つの物質はファンデルワールス力により結びついている。ファンデルワールス力は物質内の正電荷と負電荷とを帯びた部分により二つの物質が引き合う力である。正電荷や負電荷への分極は、分子が永久分極している場合の力(キーソム力)と普遍的に生じる分子の電子が乱雑に動き回ることで、一時的に電子の密度が偏ることで発生する力(ロンドン分散力)とがある。
title: 脆性
text: 脆性破壊とは弾性変形を越えた応力によって、固体材料の原子結合が切断されるために起こる破壊現象であり、ガラスの室温での破壊が代表的である。対して、延性破壊は塑性変形(すべり変形、原子の移動)が進んだ後に破壊に至る現象であり、金属材料では転位の集積によりマイクロボイドが発生・合体することで生じる。結果として、延性破面はディンプルと呼ばれる孔が連なった複雑な形状を呈し、脆性破面は平滑な面(金属材料では破面単位や有効結晶粒と呼ばれる)が連なった形状を呈する。
title: 核生成
text: 不均質核生成の場合は、壁と流体が離れることで解放されるエネルギーも重要である。例えばペットボトルの表面にCO2の泡が形成されるような場合、水とボトルの接触面が離れることで解放されるエネルギーは、泡と水・泡とボトルの接触面を形成するエネルギーとなる。同じ現象が沈殿粒子の結晶粒界の形成で見られる。また、これは均質核生成に依存する現象である、金属の時効を妨げる。
title: グリース
text: 一方、ゾル状態で剪断応力が小さくなると見かけ粘度は増加する。この粘度増加をずり粘稠化(shear thickening)という。ずり粘稠化は繊維の方向が無秩序に戻ることに伴う。剪断応力が降伏値を下回った時、再び繊維間は架橋し、立体構造は復活する。そしてグリースはゲル状態に戻る。
title: デンドライト
text: それに対してデンドライトは、過冷却状態あるいは過飽和状態の液体から固体が析出した場合に生じやすい。種結晶の周りに過冷却または過飽和の液体がある場合、結晶表面への原子の吸着が急激に進む。液中の原子はとにかく早く固体になりたがっているので、種結晶の欠陥部分を埋めるだけでなく、多少居心地が悪くても結晶表面のどこにでも付く。すると、確率的に、表面の凸部分に付きやすくなる。そのため、表面の凸部分がどんどん成長して真っ直ぐ伸び、その先端はちょっとしたきっかけで枝分かれしていくので、結果としてデンドライトのような一定の規則性を持った構造になる。過冷却あるいは過飽和の度合いが大きいほど急激な結晶化が起こるので、枝の間隔が狭いデンドライトができやすい。
title: 水ポテンシャル
text: 水が土壌中の粘土や砂の粒子のような固体粒子と接しているときには、水と固体の間の分子間力が重要となる。水分子と固体粒子の間、そして水分子の間の分子間力によって、表面張力が生じるため、土壌間隙内にメニスカスが形成される。この水を固体粒子から引き離すためには、メニスカスを壊す力が必要となる。マトリックポテンシャルの大きさは、メニスカスの大きさと土壌粒子表面の化学的な性質に依存する。
title: ピッチドロップ実験
text: ピッチドロップ実験(ピッチドロップじっけん、英語: Pitch drop experiment)は、ピッチの流れを観察するために非常に長期にわたって行われる実験である。ピッチとは非常に粘性が高くて固体に見えるような物質を指す総称で、たとえばアスファルトなどはピッチの一種である。室温では、ピッチはとてもゆっくり流れて、数年かけて一滴のしずくを形成する。
title: 在郷軍人会
text: 流体力学におけるキャピラリー数(キャピラリーすう、Ca)は、粘性力と異なる流体間の境界に作用する表面張力との比を表す。例えば、流れの中にある気泡は、粘性の効果によって変形しようとするが、表面張力はその効果によって表面積を最小の状態にしようとする。キャピラリー数は、次のように定義される。
title: 吸湿発熱繊維
text: 古くから、羊毛繊維などで吸湿して暖かくなることは知られていた。特に電解質の極性官能基を分子にもつ、吸水性のある繊維に見られる性質である。これは、主に水分子が繊維表面のカルボキシ(ル)基などの親水基と強く相互作用し、水和エネルギーが熱として放出されるためである。また、水を吸収した繊維分子の非晶部分の膨潤によって、その中の高分子鎖が引き伸ばされ(エントロピー弾性発現機構)て放出される熱も発熱に幾分寄与している。
title: ヒケ
text: ヒケ(ひけ、Sink Marks)とは、工業製品において材料が起こす成形収縮によって生じるへこみ、窪みである。射出成形(インジェクション)などの金型を用いて作られた合成樹脂製品に顕著に見られる現象である。
title: カロリック説
text: 物体に熱を加えると膨張する。これは、物体内のカロリックの量が増え、その斥力により物体を押し広げたからだと説明できる。
title: 発泡プラスチック
text: 注型発泡成形は、モノマーやオリゴマーなど液体原料の固化と気泡生成が同時並行で進行する。その過程は、重合反応によって生じるガスや発泡剤などを利用したり機械的に攪拌して気体を吹き込むなどの手段を用いて、液体中に気体が過飽和した状態を経て発生する泡によって原料が乳化し気液不均一系となり、重合が進むにつれ分子量が高まりゲル化を経て気固不均一系へと変化する。しかし、固体部分が可塑性を持つ間は全体の膨張が続き、やがて気体の膨脹圧力と合成樹脂の気泡膜強度が均衡する段階となって発泡が完了する。
title: 流体静力学
text: 表面張力がなければ、滴(しずく)は形成されない。滴のサイズと安定性は表面張力によって決定される。滴の表面張力は流体の凝集特性に正比例する。
title: 滴
text: で表される。この大きさの滴を管の先端にある液の表面張力 2πrγ が支えていることから、力の釣り合い式を立てることによって表面張力γを求めることができる。
title: 弾性
text: ゴムのように、金属などに比べて大きな変形をする材料の弾性は エントロピー弾性に分類され、金属材料等の示す弾性(エネルギー弾性)とは弾性の生じる原理が異なる。材料科学ではこのような物質をエラストマー(elastomer)と呼ぶ。
title: 動的弾性率
text: 日常的に目にする粘弾性体の例としてはゼリーがある。ゼリーの\"ぷるるん\"とした性質に粘弾性の本質がある。この”ぷるるん”とした性質は、粘弾性体による応力-ひずみ間の位相遅れの帰結であり、これを定量的かつシステマティックに表現したものが、動的弾性率である。従って、動的弾性率を理解する前に、粘弾性体による応力-ひずみ間の位相遅れについて理解しておく必要がある。
title: 接着剤
text: 異種の物質がくっつく現象である英語のAdhesionは、接着、付着、密度、粘着、凝集などと訳される。ただし、厳密には付着力と凝集力、付着力と粘着力は区別され、接着剤と粘着剤も区別される。接着剤と粘着剤の大きな違いは、第一に粘着剤は接合している間も粘着剤自体は乾燥していないこと。第二に粘着剤による接合は主に凝集力(同種分子の引き合う力)によるものであることである。
title: 熱力学的平衡
text: 大域的に安定な定常状態は、例えば、水の入ったグラスに細かく摩り下ろした氷を水で解ける分を補うように加え、また解けた水を流し続けることによっても実現できる。輸送現象とは、系を局所平衡から大域的平衡へ促す過程のことである。またグラスの水を例にとれば、熱の拡散はグラスの中の水を大域的熱力学平衡へ導くものであり、大域的に平衡となれば、グラスの中の温度は完全に一様になる。
title: 潮解
text: 潮解(ちょうかい)は物質が空気中の水(水蒸気)をとりこんで自発的に水溶液となる現象のこと。 潮解は、結晶表面に微小体積の飽和水溶液があり、その飽和蒸気圧が大気中の水蒸気圧より小さいときに起こる。大気中の水蒸気が飽和水溶液表面に取り込まれ、飽和水溶液が薄まる。しかし結晶の物質量は十分に大きく多少の水が結晶を溶かしても結晶が溶け尽くすことはない。したがって飽和水溶液の量は増え続け、やがてすべての結晶を溶かし、さらにその溶液の水蒸気圧が大気中の水蒸気圧と等しくなるまで薄まっていく。そうなると、それ以上の水の吸収は停止する。
title: 浸透圧
text: 浸透圧(しんとうあつ、英: osmotic pressure)は物理化学の用語である。半透膜を挟んで液面の高さが同じ、溶媒のみの純溶媒と溶液がある時、純溶媒から溶液へ溶媒が浸透するが、溶液側に圧を加えると浸透が阻止される。この圧を溶液の浸透圧という(岩波理化学辞典・同生物学辞典等)。浸透圧は希薄溶液中において、物質の種類に依存しない法則が成立するという束一的性質の一種である。
title: 電気抵抗
text: 導体の電気抵抗は温度によって変化するが、同時に歪みによっても変化する。導体に張力(物体を引き伸ばそうとする応力)をかけると、長さが延びて断面積が小さくなる歪みが生じるため、電気抵抗は高くなる。逆に圧縮すると、電気抵抗は低下する。この現象を応用して歪みを測定する「ひずみゲージ」がある。
title: 表面張力
text: 濡れとは、固体と接する気体が液体で置き換えられる現象である。 表面の濡れやすさの程度は接触角θで表される。接触角とは、固体表面が液体及び気体と接触しているとき、この3相の接触する境界線において液体面が固体面と成す角度のことである。接触角は各界面の表面張力と関係があり、表面張力の小さい固体は濡れやすく、液体が付着したときの接触角が鋭角になる。反対に、表面張力の大きい固体は濡れにくく、接触角が鈍角になる。この関係を表すトマス・ヤングによる次の式をヤングの式という。
title: キャビテーション
text: 圧力が変化すると沸騰などによって生じた気体の体積も変化し泡の大きさが変わる。膨張と収縮を繰り返しながら圧力の上昇に応じてしだいに小さくなってゆく。小さくなる過程で、プロペラのような硬い表面近くの泡は粘性と表面張力も作用して、その表面に張り付きながら泡の遠い側がくぼみ、ジェットの勢いで表面に衝突して泡は分裂する。このジェット流で硬い表面にエロージョン(壊食)が発生する。この過程は次の気泡運動力学のレイリー(Rayleigh)の運動方程式で記述されるらしい。
title: 分散系
text: また、分散系溶液(コロイド溶液、ゾル)の粘性はその分散系の構成により多様な性質を示す。例えば多くのゾルは構造粘性と呼ばれるずれ応力に対して見かけの粘性度が低下する性質を示したり、逆にゲルと呼ばれるような流動性を失い固体様の性質を示したりする。
title: Oリング
text: 流体の圧力が増すに連れて、Oリングは溝の壁に強く押し付けられる。圧力がOリングの限界を超えて大きい場合、あるいは、すきまが大き過ぎる場合、Oリングは隙間からのはみ出しを起こす。はみ出しが発生すると、そこからOリングがむしれ、本来のシール機能を果たせなくなる。また、すきま量と流体圧力の他に、Oリングの素材硬さもはみ出しの発生に関係する。すなわち、硬いほど、はみ出しが起こりにくくなる。
title: イオン交換樹脂
text: 高分子の分子鎖が網目構造を取るため、水やイオンの浸透が容易であり、活性炭などの吸着剤と同様、大きな比表面積を持つ。
title: チキソトロピー
text: 逆に、剪断応力を受ける時間が長くなるほど粘度が上昇するものもあり、この性質はレオペクシー(Rheopexy)または逆チキソトロピーと呼ばれるが、例は少ない(粘土の懸濁液など)。
title: 液体
text: 液体は気体と同様に流体としての特性を示す。液体は容器に合わせて形状を変化させ、水密な容器ならばかけられた圧力が容器内の全ての表面に均等にかかる。分子が引力を及ぼしあっている状態なので、体積は固体とさほど変わらず、気体のように圧力で大きく変化することはない。気体と異なり、複数の液体がすぐに混ざり合うわけではなく、容器内全体に広がることもなく、それ自身の表面(水面)を形成する。このような特性を応用して油圧(液圧)システムが生まれた。
title: エンジンオイル
text: シリンダーとピストンは完全に密着している訳ではなく、熱膨張に対応する面とピストンが運動できるように隙間(クリアランス)が設けてある。この隙間に入り込んで両者を潤滑するとともに気密性を保持するのも、エンジンオイルの重要な作用である。エンジンオイルはそれらの表面に液体の膜(油膜)を形成する。
title: 加工硬化
text: 加工硬化(かこうこうか、英語:work hardening、strain hardening)とは、金属に応力を与えると塑性変形によって硬さが増す現象。ひずみ硬化とも呼ばれる。金属に応力を与えると結晶面に沿ってすべりが生じるが(塑性変形)、このすべりは結晶格子を構成する原子の配列に対し一様にズレるのではなく、歪みすなわち、転位を生み出す。転位は順次に結晶格子内を移動していくが、加工硬化を起こし易い金属あるいは合金では、加工を繰り返すことで転位密度が高まり、転位は解放されずに次第に蓄積して絡み合い、そのすべり面に対しての抵抗が徐々に増してくる。すなわち、冷間加工により変形が進む程、転位は増加・重層化(ポリゴン化)して抵抗が大きくなり硬さを増していくことになる。これが加工硬化である。この性質を利用して、加工材料の強度の向上をさせることができる。
title: ロベルト・トーレス・モラレス
text: 溶媒和(ようばいわ)とは、溶質分子もしくは溶質が電離して生じたイオンと溶媒分子とが、静電気力や水素結合などによって結びつき取り囲むことで溶質が溶媒中に拡散する現象のことである。
title: 接着
text: 異種の物質がくっつく現象である英語のAdhesionは、日本語では接着、付着、密度、粘着、凝集などと訳される。ただし、厳密には付着力と凝集力、付着力と粘着力は区別され、接着剤と粘着剤も区別される。接着剤と粘着剤の大きな違いは、第一に粘着剤は接合している間も粘着剤自体は乾燥していないこと。第二に粘着剤による接合は主に凝集力(同種分子の引き合う力)によるものであることである。
title: 連続鋳造
text: 溶鋼中に残った不純物は固体よりは液体に残る傾向があり、鉄の冷却過程では凝固によって体積が縮むために生まれる内部の隙間を移動して、中心の最後まで液体であった部分に集積される。これが中心偏析であり、完成した鋼材の脆さの原因となる。先に凝固する外側と比べて後で凝固する内側では凝固する時の圧力が低くなるのを補正することで中心偏析が起きないようにする。体積の減少による圧力低下分を多数のロールで順次、外部から軽く圧力を加えて調整してやる。
title: 滴
text: 管から伸びる液の形状を半径 R の円柱とし、同量の液が半径 r の滴に分離する状況を考えると、r > 1.5R のとき液の表面積は円柱よりも滴の状態のほうが小さくなる。物体は表面エネルギーを小さくするように変形する力がはたらくため、このとき液は滴に分離する。そのため、管の半径 R を小さくする(たとえばホースの先端を手でつぶす)と液は滴になりやすい。
title: グリース
text: グリースは非ニュートン流体の塑性流体であり、加わられる剪断応力によってその粘度を変化させる。これに対して液体の潤滑油はニュートン流体であり、一定の温度では剪断応力に関わらず粘度が一定である。潤滑油のようなニュートン流体の(絶対)粘度はニュートンの粘性法則の比例定数(粘性係数)であり、計算者は剪断速度と掛けることによって剪断応力を導き出すことができる。このようにニュートン流体とグリースで粘度の意味合いと用途が大きく異なる。絶対粘度と区別するため、グリースのような非ニュートン流体の粘度は見かけ粘度(apparent viscosity)という。
title: エントロピー弾性
text: 具体的には閉空間に閉じ込めた気体や、高分子系物質に外力を加えて引き伸ばした際にエントロピーが低下し、エントロピー増大則によってミクロブラウン運動が(高分子系の場合は)起こり、元の形状に戻ろうとする力が生じている。
title: 発泡プラスチック
text: この成形法では、材料である合成樹脂が持つ粘度変化の温度依存性が大きく関わる。熱可塑性樹脂は一般に溶融状態から温度を下げると粘度が高まるが、非晶性PSのようにこの曲線が緩やかなものは形成された気泡壁が安定する。それに対しポリオレフィンは急激に粘度が変化する性質を持つため、高分子を架橋させる必要がある。架橋の化学的手段では、分解開始温度(ラジカル発生開始温度)が合成樹脂の融点よりも高く分解温度よりも低い有機過酸化物(ジクミルパーオキシドなど)が用いられる。物理的手段では、電子線を放射して水素を発生させながら架橋する。また、アルカン類など吸熱反応を伴う揮発性発泡剤を用いて発泡時の樹脂温度を低く抑え粘度上昇を図る手段や、PEなどでは酢酸ビニルとの共重合材料を用いて粘弾性曲線を緩やかにする方法もある。実際の成形では、これらの対策が複合的に用いられる。
title: ロバート・エマーソン
text: 例えば、水とそれより密度の低い油が上層の水と下層の油のように分離している場合、境界は不安定な平衡状態となり、わずかな外乱が加えられると瞬く間に両者の位置が入れ替わる。このように、重力等の作用によって密度の大きい流体が小さい流体を押すことにより生じる現象がレイリー・テイラー不安定性である。
title: 濡れ
text: 固体表面が液体及び気体と接触しているとき、この3相の接触する境界線において液体面が固体面と成す角度を接触角(contact angle)といい、接触角が90°以下の状態をぬれると呼ぶ。また、接触角が小さい性質を親水性、大きい性質を撥水性という。特に撥水性、親水性が強い性質を超撥水、超親水という。
title: エマルション
text: 一般に、水と油のように相互に混ざり合わない液体は、界面張力が大きいので液滴状に分散しても滴が合体することによって界面の面積を小さくする作用が働いて、最終的には二つの層に分離する。
title: 水道管
text: 一方、配水用ポリエチレン管の場合にも、降伏応力(30MPa程度)を大きく超える力が加わった場合には樹脂の特性上、当然ながら破断する。「局所部位」に「急激な外力」がかかった場合には、降伏応力を超え高速引張り試験を極端なレベルで行ったのと同様、一瞬で伸び、切れる形となる。一般的な引張試験で見られるチューインガムのような「伸び」の状況には至らないが、地震動による影響とは全く異なる外力のかかり方である事に注意が必要である。
title: 熱膨張率
text: なお、熱膨張率の異なる材料を組合せて使う場合や、一様な材料でも急な熱勾配が生じた場合、熱膨張の違いから熱応力が生じる。この熱応力により、材料にクラックなどが入って壊れることがあり、様々なものの故障原因のひとつとなっている。
title: カロリック説
text: ラプラス流でもこの現象は潜熱の概念で説明できる。膨張すると、容器内の熱(カロリック)は潜熱となり、知覚されなくなるのである。
title: アルカリイオン水
text: アルカリ性電解水の界面活性は純水との表面張力の比較では差はない。油に対する、けん化作用で言えNaOHやKOHが、油脂をグリセリンと脂肪塩酸に分解し、この脂肪塩酸が界面活性を示す。また汚れの成分となっている多くの無機粒子はアルカリ性電解水中では強い負の電荷をもち、洗浄対象の物質も負の電荷を持つため、汚れとなっている物質と洗浄対象とが反発し、汚れは離脱する。また水素が微小気泡として存在しており、これがキャビテーションの核となり、キャビテーションが発生するため、洗浄効果は高まる。この微小水素気泡は1日放置後にも安定して存在する。
title: 応力-ひずみ曲線
text: 降伏後の応力-ひずみ曲線を公称応力で追うと、あるひずみで応力が最大となり、そこからは応力は下がっていく。この最大応力を引張強さと呼ぶ。引張強さは材料の強度を示す重要な特性値で、引張における強度の指標として最も広く使用されている。この最大応力を境にして材料の変形は、均一な変形ではなく、試験片の一部が局部的に縮小するようになる。したがって、ここからの局部縮小を伴う塑性変形を不均一塑性変形と呼ぶ。発生する局部縮小をくびれ、またはネッキングと呼ぶ。
title: シリーパティー
text: シリーパティーの一風変わった流動性は、主成分ポリジメチルシロキサンが粘弾性物質であることによる。粘弾性とは非ニュートン流体的な性質の一種で、長いタイムスケールでは粘性流体として、短いタイムスケールでは弾性体として振る舞うことを指す。加えた力の強さにともなって見かけの粘性が増えるので、シリーパティーはダイラタント流体とみなせる。
title: 分子間力
text: 電荷的に中性な原子や分子においても分子間力が作用する。気体が冷却されて液体や固体になるのは、分子間力が存在するためである。水滴がガラスに付いたり接着剤がものをくっつけたりするときの力も分子間力であるから、単に分子の間の力に限定するのも好ましくはない。分子間力は最初にオランダのファン・デル・ワールスによって、相転移の研究のために導入された。そのため、分子間力自体をファンデルワールス力と呼ぶこともある。