気体の粘度の実験１９８８-８９　方法

実験には下の模式図に示す２種類の装置を用いました。この中の閉鎖型というのは２つのフラスコを用い互いの間で気体が行き来するもので、開放型は大気が減圧されたフラスコ中に流れ込んでくるというものです。

**装置の模式図**
開放型	閉鎖型

図中Ｆ、Ｆ₁、Ｆ₂は 500 mL の枝つきフラスコにコックをガラス細工で取り付けたものです（枝付きフラスコは買ったのですが、最後のコックの取り付けには苦労しました。バーナーの火力が弱いこともあって、記憶が不確かですが 10 個ぐらい作るのにフラスコを 6 個ぐらいおシャカにしたと思います。ゴム栓やゴム管でつなぐことも考えたのですが、圧漏れ箇所を極力減らすことを考えて、ガラスを接合することにしました）。Ｃは左の写真に示すような、内径が 0.3 mm 程度、長さ 1.0 m のステンレスチューブを巻いた直径 4 cm ぐらいのコイルです。ステンレスチューブは八光ステンレスチューブ社製の 26G (内径 0.23 mm)と 24G (内径 0.30 mm)を使いました（内径の公差はいずれも 0.02 mm）。コイルに巻いたチューブの先端の部分は斜めに鋭く落とし、シリコンゴムの栓（ガスクロの注入口に使っている栓が都合がよかったです）に突き刺して、枝付きフラスコの枝に差し込みます（実験ではこの部分から圧漏れが起きることが多かったです）。圧力変化は水銀マノメーターで0.1 mmHgまで読み取ります。

実験は開放型の場合は次のような手順で進めました：

コック a を閉め、コック b を開けて、アスピレーターで 300 mmHg程度まで排気した後コック b を閉め圧漏れがないかどうか確かめる。
圧漏れがなければコック a を開いてマノメーターで圧力変化を一定時間間隔で追う。

閉鎖型の場合はちょっと複雑ですが次のような手順で進めます：

コックをすべて開け、アスピレーターで 300 mmHg 程度まで排気した後、コック b を閉め、アスピレーターをはずし、圧漏れがないかどうか確かめる。
圧漏れがなければコック a と c を閉じ、コック b を開いて容器 F₁ に空気を導入する。
しばらくしたらコック b を閉じ、ついでコック a を開きマノメーターで圧力変化を一定時間間隔で追う。
圧力変化がおさまったらコックcを開き、最終の圧力を測る。

装置的には開放型の方が簡単で、圧漏れの生じる部分も少なくて確実です。空気の粘度の圧力・温度依存性に注目するなら閉鎖型がよいでしょう。しかしたとえば二酸化炭素の粘度を測ろうとすると、閉鎖型のほうが気体を保持しておく点で有利です。またジクロロメタンやエーテルなど、蒸気圧の低い液体の蒸気の粘度を測ろうとすると、閉鎖型のほうに軍配が上がります。

温度変化を扱う時は、コイルの部分を湯につけて実験します（実際には沸騰した水で行いました）。氷水に浸けて温度を下げる実験も試みてもらいましたが、その時には乾燥管を介して空気を導入するようにしました。そうしないと細管内部に結露して、データがひどく乱れます。結露あるいは誤って水を吸い込んだ場合には、揮発性の高いアセトンを少量流し、ドライヤーでしばらく温めながらアスピレーターで引いて措置しました。

二酸化炭素などを扱う時は、閉鎖型の場合にはフラスコ F₁、F₂ の中の空気を二酸化炭素をしばらく流して置換して実験します。なおこの閉鎖型の装置での二酸化炭素の測定時には圧漏れチェックは省略し、コック a と c を閉じてフラスコ F₁ を排気し、フラスコ F₂ からの二酸化炭素の流出を測定しました。開放型の場合にはちょっと厄介なのですが、コイルの先を二酸化炭素を溜めたシリンダーの中に入れ、シリンダーに二酸化炭素を少しずつ導入することで実験しました。

２．実験の方法