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ハーゲン=ポアズイユの法則とは?

はーげん・ぽあずいゆのほうそく

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ハーゲン=ポアズイユの法則とは、細い管の中を流れる粘性流体の流量が、管の半径・長さ・圧力差・粘性によって決まることを示す物理法則です。

ハーゲン=ポアズイユの法則(Hagen–Poiseuille law)とは、円筒形の細い管(毛細管)の中を流れる粘性流体体積流量を表す物理法則です。19世紀ドイツの水力学者ゴットヒルフ・ハーゲンとフランスの医師ジャン・ルイ・ポアズイユが独立して発見・定式化しました。

この法則によれば、管内の体積流量 Q は次の関係で表されます。Q = πr⁴ΔP / (8ηL)(r:管の半径、ΔP:管両端の圧力差、η:流体の粘性係数、L:管の長さ)。特に重要なのは、流量が半径の4乗に比例するという点です。管の半径が2倍になると流量は16倍になり、逆に半径が半分になると流量は1/16に激減します。

この法則が成り立つ条件は、流体がニュートン流体(粘性が一定)であること、流れが層流(乱れのない整った流れ)であること、管が直線的な円筒であることです。

応用範囲は広く、血液循環(動脈硬化で管が細くなると血流が激減する理由の説明)、工業用パイプラインの設計、マイクロ流体デバイス(小さな流路を用いた医療・化学分析機器)などで活用されています。医学的には、動脈の内径がわずかに狭くなるだけで心臓への負担が大幅に増すことをこの法則が説明しています。

使い方・例文

動脈硬化によって血管内径が少し狭くなるだけで血流量が急激に低下する現象は、ハーゲン=ポアズイユの法則の半径の4乗則で理解できます。

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「はーげん・ぽあずいゆのほうそく」と同じ読みで、意味のちがうことばです。

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