CalcChem 化学工学計算ツール

計算ツール

物質を選ぶ気体粘度計算

乾燥空気、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴン、酸素の動的粘度をNBS Technical Note 1186の式で補間します。物質別の温度・絶対圧の採用範囲外は自動停止しますが、単一気相・純度・組成の適合は利用者が確認します。

本文更新日: 2026-09-06

今回の更新: 物質別の採用範囲と利用者による相・組成確認を区別し、結果の単位表示（μPa·s・℃）と同条件の密度への照合手順を明確にしました。

作成・確認: CalcChem 運営者

この計算を選ぶ前の判断

値を入れる前に、単位、基準、物性値、適用範囲が手元の資料や仕様書と合っているか確認してください。

  • 温度・絶対圧の採用範囲は物質別です。CO2の4 MPa、窒素の50 ℃などは範囲外となり、外挿しません。
  • 乾燥空気を湿り空気や工程空気へ、純ガス式を混合ガスへ置き換えないでください。
  • 圧力は絶対圧です。MPaG、kPaG、真空計表示をそのまま入力しません。
  • 動粘度が必要な場合は、同じ温度・圧力・組成の密度を確認して別の換算ページへ進みます。

最初に確認するガイド

物性値の推算・計算ワークフロー

最初に確認する理由: 粘度、密度、温度、絶対圧、組成条件を次の計算へ対応付けたいとき。

計算フォーム

「必須」は常に必要な項目です。「条件により必須」は選んだ計算経路で必要になる項目です。「任意」は計算結果を出すだけには不要でも、前提や適用範囲の確認に使う補助項目です。値と単位は同じ資料・同じ条件に対応するものを選んでください。

数値は空欄から始まります。手元の資料に対応する値と単位を入力してください。入力方法を確認する場合は、検算例から始めるを選びます。

入力手順

  • 本文の「計算できる範囲」で対象物質の温度・絶対圧を確認します。窒素は49.80 ℃、CO2は49.12 ℃が温度上限で、圧力の上下限も物質によって異なります。
  • 乾燥空気は資料の乾燥空気基準です。湿り空気、工程空気、任意混合物へ置き換えません。水素はこの一次資料に係数がないため選択肢に含めません。
  • 相・純度・組成は自動判定しません。利用者が確認してから進み、動粘度へ換算する場合は同じ温度・圧力・組成の密度を別途用意します。

計算基準

一次資料で実験データ回帰式を確認できた6候補だけを掲載します。

温度

必須

下限は20 ℃、上限は窒素49.80 ℃、CO2 49.12 ℃、他の4候補50 ℃です。両端を含みます。

圧力（絶対圧）

必須

物質別の上下限を本文で確認してください。CO2は0.064848〜1.8258765 MPa(abs)で、6候補共通の0.04〜4 MPa範囲ではありません。

結果の単位（任意）

入力条件の最終確認

上の値・単位・計算基準を確認した後、該当する確認欄を選択してください。入力条件を変更した場合は、確認欄が解除されます。

相関式のpには絶対圧MPaを使います。ゲージ圧や真空計表示のまま入力しません。

選択気体の単一気相、純度または乾燥空気基準を資料と照合してから選びます。ツールによる相・組成の判定ではありません。

各物質の表の温度・圧力範囲と公開上限範囲の共通部分を採用します。本文で物質別範囲を確認し、範囲外へ外挿しません。

このページは、乾燥空気、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴン、酸素について、NBS Technical Note 1186の実験データ回帰式から動的粘度を計算します。温度だけの一般式ではなく、入力した温度と絶対圧を使い、出典の限定範囲内だけ補間します。

計算できる範囲

対象は資料の乾燥空気、または掲載純ガスの単一気相です。温度・絶対圧の採用範囲は物質ごとに異なり、それぞれ両端を含みます。

  • 乾燥空気: 20〜50 ℃、0.0425565〜3.558534 MPa(abs)
  • 窒素: 20〜49.80 ℃、0.04〜4 MPa(abs)
  • 二酸化炭素: 20〜49.12 ℃、0.064848〜1.8258765 MPa(abs)
  • ヘリウム: 20〜50 ℃、0.101325〜3.53117625 MPa(abs)
  • アルゴン: 20〜50 ℃、0.04〜4 MPa(abs)
  • 酸素: 20〜50 ℃、0.06424005〜4 MPa(abs)

NBSの各物質の表の温度・圧力の上下限と、従来の公開上限範囲（20〜50 ℃・0.04〜4 MPa）の共通部分を使う、CalcChemの保守的な採用方針です。原典の概略範囲全体をNBSが一律に禁止しているという意味ではありません。表の圧力はatmからMPaへ換算し、境界を丸めて広げていません。表には温度補間点も含まれ、この範囲内の全組合せでの測定や精度を保証しません。範囲外は外挿せず、参考値としても表示しません。

これは数値範囲の検査です。単一気相・純度・組成の適合を自動検知するものではなく、利用者が資料と照合して「物質・相・組成条件の確認」を選びます。

使用する補間式

mu(μPa·s) = a + b t + c t^2 + d p + e p^2

tは℃、pは絶対圧MPaです。係数a〜eは選択気体ごとに異なります。計算後は「式に使用した温度」「式に使用した絶対圧」で単位換算後の条件を確かめ、補足の式番号と係数を記録します。原典との照合には、ページ末尾の「参考資料と確認範囲」からNBS Technical Note 1186を開き、表示されたSI式の番号を探します。

Sutherland式や任意係数補正との違い

このページは一般化したSutherland式や、ユーザー入力のAndrade/Arrhenius型係数を使いません。NBS Technical Note 1186が実験データに合わせた物質別・圧力依存の補間式を、公開範囲内で再現します。

別物質や別温度範囲へ式を広げたい場合は、粘度の温度補正計算に任意の係数を入れる前に、式形、係数単位、対象物質、温度範囲を同じ一次資料で確認してください。

物質選択で決まらないこと

物質名を選んでも、次の条件は自動判定しません。

  • 湿度、純度、分析組成
  • 凝縮、二相、反応の有無
  • ゲージ圧から絶対圧への換算
  • 必要精度、測定法、製品保証値との一致

特に乾燥空気の式を湿り空気や工程空気へ流用しないでください。1 MPa以上では再確認の警告が出ますが、1 MPaは補間式の上限でも、相状態を判定した結果でもありません。

代表的な停止例

温度・圧力の範囲外は自動停止します。組成・相の不一致は利用者が確認して進むのを止めます。

表は横にスクロールできます。

条件 判断 理由
窒素、25 ℃、0.1 MPa(abs) 計算可能 物質、温度、圧力が公開補間範囲内
酸素、50 ℃、4 MPa(abs) 端点として計算可能 両端を含むが、用途採否は別確認
乾燥空気、10 ℃ 停止 温度が公開範囲外
CO2、25 ℃、4 MPa(abs) 停止 公開上限範囲内でも、CO2の採用上限1.8258765 MPaを超える
水素、25 ℃、0.1 MPa(abs) 停止 採用した一次資料に水素係数がない
湿り空気、25 ℃、0.1 MPa(abs) 停止 乾燥空気の回帰式と組成基準が一致しない

密度と組み合わせて動粘度・Reynolds数へ進む

動粘度やReynolds数へ進む場合は、同じ物質、温度、圧力、組成に対応する密度を確認します。粘度だけ25 ℃、密度だけ標準状態の値という組み合わせは使いません。

  1. 密度が未確認なら物質を選ぶ気体密度計算で同じ温度・絶対圧を入力し、Zの根拠を確認します。粘度を補間できる圧力であっても、密度に Z = 1 を使えるとは限りません。乾燥空気は密度側が米国標準大気1976の分子量、粘度側がNBSの実験データなので、両方の基準が対象に対応するか照合します。
  2. 動粘度・動的粘度の換算では、動的粘度から動粘度へ換算する経路を選びます。このページの出力単位をPa·sまたはmPa·sへ変更してから、その単位を移動先でも選び、同条件の密度とともに入力してください。移動先にはμPa·sの選択肢がないため、μPa·sの数値だけを移しません。
  3. Reynolds数計算へ進む場合は、同条件の密度と動的粘度に加えて平均流速と管径を入力します。管内の単相・ニュートン流体が対象で、動粘度の入力欄はありません。この計算だけが目的なら、手順2の換算は不要です。

値と条件を残す様式はワークフローの転記メモにまとめています。リンク先へ条件や確認済みの選択は引き継ぎません。

計算仕様・検算例

このツールで使う式、変数、単位、検算用の入力条件です。計算条件を採用してよいかは、本文と一次資料で確認してください。

このページで使う主な式

NBS Technical Note 1186の気体粘度補間式: mu(uPa s) = a + b*t + c*t^2 + d*p + e*p^2

最初に確認する前提: μはμPa·s、tは℃、pは絶対圧MPaです。

すべての式・変数・単位・検算例を表示する

使用する式

NBS Technical Note 1186の気体粘度補間式

mu(uPa s) = a + b*t + c*t^2 + d*p + e*p^2

  • μはμPa·s、tは℃、pは絶対圧MPaです。
  • a〜eは選択した気体に対応するNBS Technical Note 1186のSI式係数です。
  • CalcChemの保守的な方針として、各物質の表の温度・圧力の上下限と従来の公開上限範囲（20〜50 ℃・0.04〜4 MPa）の共通部分を採用します。全組合せでの測定・精度を保証する範囲ではありません。
  • 端点は計算対象に含め、範囲外は参考値も返しません。
  • 湿り空気、任意混合物、凝縮、二相、反応、非ニュートン性は扱いません。

変数定義

表は横にスクロールできます。

記号 名称 説明 標準単位
mu 動的粘度 選択気体、温度、絶対圧から補間する動的粘度です。 μPa·s
t 温度 式へ入れる摂氏温度です。 ℃
p 絶対圧 式へ入れる絶対圧です。 MPa
a-e 補間係数 選択気体に対応する公開SI式の係数です。 式定義による

単位上の注意

  • 1 μPa·s = 1e-6 Pa·sです。
  • 1 mPa·s = 1 cPです。
  • 式内部では温度を℃、絶対圧をMPaへ換算します。
  • MPaGなどのゲージ圧は、絶対圧へ整理してから入力します。

例題

例題の数値は、式・単位・計算手順を再現して確認するための条件です。実在物質名を含む例でも、 仕様値、保証値、設計値を示すものではありません。実務では対象条件に対応する一次資料を確認してください。 表示桁は計算結果の再現用であり、入力値や近似式の精度を保証する有効桁ではありません。 例題カードは各例題で定めた桁の検算値を示し、再計算結果は共通の8有効数字で表示するため、末尾ゼロや表示桁が異なる場合があります。 確認欄があるツールでは、例題リンクは値と単位だけを反映します。前提を確認して確認欄を選び、計算してください。

乾燥空気: 25℃・1 atmで補間式を検算する

NBS式(6)のSI係数と圧力換算を確認します。湿り空気や任意組成空気の保証値ではありません。

入力条件

温度
25 ℃
圧力（絶対圧）
1 atm

計算基準

計算対象の気体
乾燥空気
圧力基準の確認
入力する圧力は絶対圧であることを確認した
物質・相・組成条件の確認
選択物質、単一気相、純度・組成基準が対象条件に対応することを確認した
補間範囲の確認
出典範囲内の補間として使い、範囲外へ外挿しないことを確認した

検算時の結果

動的粘度
18.46794303 μPa·s

この条件をフォームに反映する

窒素: 20℃・0.04 MPaの下限端点を確認する

出典範囲の下限は含め、直下では停止する境界確認です。

入力条件

温度
20 ℃
圧力（絶対圧）
0.04 MPa(abs)

計算基準

計算対象の気体
窒素 N2
圧力基準の確認
入力する圧力は絶対圧であることを確認した
物質・相・組成条件の確認
選択物質、単一気相、純度・組成基準が対象条件に対応することを確認した
補間範囲の確認
出典範囲内の補間として使い、範囲外へ外挿しないことを確認した

検算時の結果

動的粘度
17.560828 μPa·s
式に使用した温度
20 degC
式に使用した絶対圧
0.04 MPa

この条件をフォームに反映する

酸素: 50℃・4 MPaの上限端点を確認する

出典範囲の上限は含め、直上では停止する境界確認です。4 MPaでの設計採用を推奨する例ではありません。

入力条件

温度
50 ℃
圧力（絶対圧）
4 MPa(abs)

計算基準

計算対象の気体
酸素 O2
圧力基準の確認
入力する圧力は絶対圧であることを確認した
物質・相・組成条件の確認
選択物質、単一気相、純度・組成基準が対象条件に対応することを確認した
補間範囲の確認
出典範囲内の補間として使い、範囲外へ外挿しないことを確認した

検算時の結果

動的粘度
22.7884295 μPa·s
式に使用した温度
50 degC
式に使用した絶対圧
4 MPa

この条件をフォームに反映する

二酸化炭素: 25℃・1 atmで相状態を意識して検算する

式(18)の演算確認です。別温度・高圧での相状態や実在気体性を自動判定しません。

入力条件

温度
25 ℃
圧力（絶対圧）
0.101325 MPa(abs)

計算基準

計算対象の気体
二酸化炭素 CO2
圧力基準の確認
入力する圧力は絶対圧であることを確認した
物質・相・組成条件の確認
選択物質、単一気相、純度・組成基準が対象条件に対応することを確認した
補間範囲の確認
出典範囲内の補間として使い、範囲外へ外挿しないことを確認した

検算時の結果

動的粘度
14.90856379 μPa·s

この条件をフォームに反映する

FAQ

水素の粘度を選べないのはなぜですか？

採用した一次資料NBS Technical Note 1186に水素の補間係数がないためです。別資料の式を同じ根拠のように混ぜず、係数、単位、温度・圧力範囲を個別に検証できるまで掲載しません。

20℃未満や50℃超の参考値を表示できますか？

表示しません。20〜50 ℃内でも窒素は49.80 ℃、CO2は49.12 ℃が上限です。圧力も物質別の上下限と照合し、採用範囲外の参考値は返しません。

乾燥空気を室内空気や圧縮空気に使えますか？

湿度、組成、工程由来成分が異なる場合は使いません。資料の乾燥空気基準と対象が一致することを確認してください。

動粘度も同時に出せますか？

動粘度は出力しません。同じ物質・温度・絶対圧・組成の密度を用意して、粘度基準換算へ進みます。密度計算に使うZや乾燥空気の資料基準も照合し、粘度の補間範囲内だからZ = 1でよいとは判断しません。

回帰の残差が小さいので設計値にできますか？

できません。回帰の相対残差標準偏差は、用途ごとの総合不確かさ、試料差、設備条件、法令・安全・品質要求を保証しません。

参考資料と確認範囲

このページの式、単位、定義、入力条件、適用範囲を確認するために参照した資料です。各資料が支える範囲は「確認範囲」に示します。個別の物性値、製品仕様、法規、設計条件については原典を確認してください。

次に確認する計算

今の入力・結果に必要な条件だけを補います。

粘度の温度補正計算

基準温度の粘度と経験係数Bから、逆温度型の経験補正式で別温度の動的粘度を概算します。水・油・溶液などの値を内蔵せず、出典係数、適用温度範囲、相、組成を確認してから使う前提確認付きツールです。

次に確認する理由: NBS式の対象外物質で、別の出典から基準粘度、係数B、式形、温度範囲を確認済みのとき。

動粘度・動的粘度の換算

密度と動粘度または動的粘度から、mu = rho nu、nu = mu / rho の関係で粘度の基準を換算します。cSt、cP、mPa s の取り違えを防ぐため、温度・相・組成・出典条件の確認を重視した実務向けツールです。

次に確認する理由: 同じ条件の密度を確認し、動的粘度と動粘度を換算したいとき。

物質を選ぶ気体密度計算

酸素、窒素、水素、二酸化炭素、アルゴン、ヘリウム、乾燥空気から対象を選び、レビュー済み分子量と入力した温度・絶対圧・圧縮係数Zを使って気体密度を概算します。分子量の出典と実際に使用したZを結果に表示し、単一気相、組成、理想気体近似の条件が不明な場合は計算を止めます。

次に確認する理由: 動粘度換算に必要な密度を同じ温度・絶対圧で求めたいとき。Zの根拠と、乾燥空気なら両資料の基準の対応も確認します。

ここでは次に確認しやすい関連計算だけを表示しています。ほかの計算は 計算ツール一覧 から目的別に探せます。

続けて確認するガイド

現在の条件で不足している前提、単位、適用範囲だけを確認します。

物性値推算で使う出典の選び方｜式・係数・適用範囲・検証値の確認

密度、比熱、粘度などを推算式で計算する前に、式、係数、入力値、適用範囲、検証値の出典を分けて確認するためのガイドです。物性値表や係数データベースではなく、推算式計算ページで根拠を記録するための考え方を整理します。

次に確認する理由: 別物質・別温度範囲の粘度相関をどの資料から採用するか判断したいとき。

混合物・非理想系の物性推算で単純平均してはいけないケース

密度、比熱、粘度などの物性値を混合物・溶液・製品グレード・二相状態・非ニュートン流体に使う前に、組成、相、温度、圧力、出典、適用範囲を確認するためのガイドです。混合則や係数表を使う前に、計算してよい状態かを整理します。

次に確認する理由: 湿り空気、混合ガス、凝縮、二相条件のため純ガス補間式を使えない可能性があるとき。

ここでは入力前に特に確認しやすいガイドだけを表示しています。ほかの前提確認は ガイド一覧 から探せます。