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第109回薬剤師国家試験 問179

 2種類の粉体A及びBの粉体層について、図1に示すように、種々の垂直応力(σ)を加えた状態で可動セルを水平方向に引っ張ることでせん断試験を行った。得られたせん断応力(τ)の値をσに対してプロットした結果を図2に示す。以下の記述のうち、正しいのはどれか。2選べ。ただし、τとσの間にはクーロンの式が成立するものとする。

 クーロンの式 τ=μ・σ+C
μ:内部摩擦係数、C:付着力(いずれも定数)

  1. 粉体Aは粉体Bよりも安息角が大きい。
  2. 粉体Aを造粒するとグラフの傾きが大きくなる。
  3. 粉体Bは粉体Aよりも付着力が強い。
  4. 粉体Bに滑沢剤を適量添加すると内部摩擦係数が大きくなる。
  5. 粉体Bは粉体Aよりもオリフィスからの流出速度が大きい。

解答・解説

解答
1、5

解説
設問にあるクーロンの式より、せん断応力(τ)と垂直応力(σ)の関係を示すグラフの傾きより内部摩擦係数(μ)を求めることができる。図2の傾きが粉体A>粉体Bであることから、内部摩擦係数は粉体A>粉体Bとなり、また、内部摩擦係数は付着力と同じ関係を示すため、付着力は粉体A>粉体Bとなる。

1 正
安息角とは、粉体や粒状の物質を山のように積み上げたときに、自然に形成される斜面の最大角度のことであり、内部摩擦係数、付着力が大きいほど、安息角は大きくなる。内部摩擦係数が粉体A>粉体Bであることから、粉体Aは粉体Bよりも安息角が大きい。

2 誤
造粒すると、内部摩擦係数が低下するため、造粒するとグラフの傾きが小さくなる。

3 誤
前記参照

4 誤
滑沢剤を適量添加すると、流動性が高くなるため、内部摩擦係数が低下する。

5 正
オリフィス(orifice)とは、流体が流れ出る小さな穴(開口部)のことで、そこから液体や気体が流出する速度を「オリフィスからの流出速度」という。粉体Bは粉体Aに比べ内部摩擦係数が小さく流動性が高いため、粉体Bは粉体Aよりもオリフィスからの流出速度が大きい。

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