35AM82｜第35回 臨床工学技士国家試験 過去問

正答

2

公式正答は 2 です。正答内容は ａ、ｅ です。

この問題のポイント

完全流体は粘性を無視した理想流体です。粘性係数μを明示的に含むReynolds数による相似比較とHagen–Poiseuille則は、粘性流体を扱う考え方です。

解説

各記述は、ａReynolds数による相似：粘性流体で成立するため○、ｂPascalの原理：完全流体でも成立するため×、ｃ連続式：成立するため×、ｄBernoulli定理：完全流体で成立するため×、ｅHagen–Poiseuille則：粘性流体で成立するため○です。

Reynolds数Re=ρvL/μは慣性力と粘性力の比で、粘性の影響を含む流れの相似判定に用います。Hagen–Poiseuille則Q=πΔPr⁴/(8μL)は、円管内の定常・層流・Newton流体などを仮定し、粘性による圧力損失を扱います。一方、連続式は質量保存、Bernoulli式は理想的な非粘性流れの力学的エネルギー保存です。

Poiseuille則の半径依存を比で確認すると、r₂=2r₁ならQ₂/Q₁=(r₂/r₁)⁴=2⁴=16です。この強い半径依存と式中の粘性μが、粘性流体の法則であることを示します。

各肢の最終判定は、ａ：正しい、ｂ：誤り、ｃ：誤り、ｄ：誤り、ｅ：正しいです。

選択肢の確認

選択肢1：ａ、ｂ

正答ではありません。 ａは粘性を含む相似則ですが、ｂのPascal原理は静止流体の圧力伝達で、完全流体でも成立します。

選択肢2：ａ、ｅ

正答です。 Reynolds数にはμが入り、Hagen–Poiseuille則にも流量が1/μで現れるため、両者は粘性を扱います。

選択肢3：ｂ、ｃ

正答ではありません。 Pascalの原理と質量保存の連続式は、粘性の存在だけを成立条件とする法則ではありません。

選択肢4：ｃ、ｄ

正答ではありません。 連続式は完全流体でも成立し、Bernoulli定理はむしろ非粘性の完全流体を基本仮定とします。

選択肢5：ｄ、ｅ

正答ではありません。 ｅは粘性流の法則ですが、ｄは理想的な完全流体で成立するエネルギー保存則です。

覚えるポイント

• Re=ρvL/μは慣性力/粘性力です。
• Poiseuille流量Qは圧力差とr⁴に比例し、粘性μに反比例します。
• 連続式は質量保存、Bernoulli式は理想流体のエネルギー保存です。