負の圧力下の水・エタノール・ベンゼンの熱膨張率・圧縮率の測定

• 研究課題/領域番号: 04804019
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性一般
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 大出 義仁 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (10024340)
• 研究分担者: 丹澤 和寿 名古屋工業大学, 工学部, 助手 (60236776)
• 研究期間 (年度): 1992
• 研究課題ステータス: 完了 (1992年度)
• 配分額: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円); 1992年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
• キーワード: 負圧 / ベルセロ法 / 準安定状態 / 液体 / 状態方程式 / 熱膨張率 / 圧縮率 / キャビテーション

研究概要

1.液体を密封したベルセロ系の温度と液体の圧力は(dp/dT)=(βe-βs)/(Ke+Ks)に従って変化する(β、Kはそれぞれ熱膨張率、圧縮率、添字lは液体Sは容器固体)。この式を用いて以下の手順で負圧下の液体のβ、Kを求める。 (1)液体の圧力Pを正圧から負圧域にわたって測定する。この圧力は、密封条件にも依存しP(T;To)と書ける。ToはP=Oとなる温度。(2)水の場合、状態方程式を用いると、正圧域でのβ、Kには精度良く計算できる。これ等と(1)で測定したP(T;To)から求めた(dp/dT)より、正圧域でのβs、Ksの温度、圧力依存性を定める。 (3)個体のβ、Kの温度圧力依存性は、充分の近似精度で線形である。したがって負圧域でのβKは、(2)で定めたβs、Ksを外挿し、これに(1)の測定計算より求めた負在域のdp/dT)から、負圧域でのβe、Keを 非線形最小2乗法により決定する。
2.これまでに実行できたのは、水を用いてのベルセロ容器の装置定数の決定、すなわち1.(2)までである。この遅れは、液体のβ〜10^<-4>、K〜10^<-5>と小さい量であるため、温度は0.01℃、圧力は0.1barまで測定する必要があり、容器の再設計、温調回路の作り直しに時間をとられたからである。
3.水、エタノール・ベンゼンについてP(T;To)は、これまでのところ0〜75℃、-160bar〜+300barの範囲で測定できた。しかし、より高負圧においては、温度平衝が達成される前にキャビテーションが起きるため末だ測定できない。又、データの再現性になを改善の余地を残している。したがって、これ等の液体について、P(T;To)を、種々のToについて測定し、P-T平面で充分多数のこれ等ベルセロ線を測定し、精度を向上することが残された課題である。