流体は、外力に応じて形状を変化させることのできる物体をいい、水や油などの液体(流動体)のほか、気体も当てはまります。また、気体は圧縮性流体、液体は非圧縮性流体とも称されるため、覚えておくといいでしょう。
ニュートン流体とは、せん断応力、粘性係数、速度、壁からの距離による公式が成立する流体をいい、主に水や低分子のものが該当します。また、公式が成立しない流体もあり、それらは非ニュートン流体といい、らせん状の高分子(DNAやタンパク質など)が該当します。
水の密度は、設問の通り4℃付近で最大となり、0℃で固体(氷)へ状態変化します。固体になると水分子の特徴的な形状(上に凸の三角形のような形状)のため、整然と並ぶと密度は小さくなってしまいますし、4℃以上の状態であると分子が運動エネルギーを持っているため、その場にとどまれず自由に動いてしまうため、密度は同様に小さくなります。4℃付近が、水が氷になる1歩手前の温度であり、分子は整然としてはいない(乱雑な状態である)ものの、運動エネルギーを持たなくなるので、密度が最も大きくなります。
液体の粘性は、流れにくさを表す係数であり、液体同士や気体との摩擦抵抗が大きいほど粘性が高いといえます。液体の温度が高くなると、液体の分子が徐々に運動エネルギーを持ち始め(振動し自由に動き始め)、分子構造に乱れが生じます。そのため、摩擦が小さくなり、粘性も小さくなります。
適当ではありません。
大気圧の1気圧の大きさは、水深が1mではなく10mの水圧に相当します。
空気自体にも重さがあり、標高が低くなるほど(山から下れば下る程)空気の重さが圧力となり、気圧が発生します。また、太陽光や地形の凹凸などにより温度変化に差が生じ、更には気圧に差が生まれることで、風が吹いたり雨が降ってきたりします。
この問題では、用語の説明のほか、数字(温度や圧力)の正しい知識が身についているかが問われました。流体は難しい言葉ですが、空気や水などの身近な物質であるため、水の性質(密度、圧力、非圧縮性流体、分子の形状など)については特に正しく理解しておくといいでしょう。
