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水面上の微小水滴の生成・浮遊機構とその集団運動:コーヒーの湯気の物理学

研究課題

研究課題/領域番号 25610124
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
研究機関九州大学

研究代表者

中西 秀  九州大学, 理学研究院, 教授 (90155771)

研究分担者 市川 正敏  京都大学, 理学研究科, 講師 (40403919)
連携研究者 坂上 貴洋  九州大学, 理学研究院, 助教 (30512959)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード微小水滴 / 凝集 / 茶碗の湯 / 表面張力波 / 水蒸気 / 界面
研究成果の概要

コーヒーの上に観察される白い膜状の湯気と、それに現れる亀裂の観察と理論的考察を行った。白い膜状の湯気は、空中で凝集した微小水滴が水面直上に浮遊しているもので、亀裂はその集団消滅であることが、顕微鏡による高速ビデオ観察で分かった。微小水滴の粒径はほぼそろっており、直径が10μmから30μm程度で温度とともに大きくなり、50℃以上の熱水表面で観察される。集団消滅は、一つの水滴の消滅により誘発され、水の表面波を伴って伝播する。その伝播速度は1~2m/sで波長1mm程度の表面張力波の伝播速度程度である。この現象は、熱水の表面状態に対して敏感ではなく、界面活性剤を加えても大きな変化は見られなかった。

報告書

(5件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] コーヒーの湯気:水面に浮遊する微小水滴のダイナミクス2016

    • 著者名/発表者名
      中西秀、市川正敏
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: 71

    • NAID

      130005420421

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamics of microdroplets over the surface of hot water2015

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Umeki, Masahiko Ohata, Hiizu Nakanishi, and Masatoshi Ichikaw
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 号: 1 ページ: 8046-8046

    • DOI

      10.1038/srep08046

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Dynamics of microdropltes over the surface of hot water2016

    • 著者名/発表者名
      Hiizu Nakanishi
    • 学会等名
      EMN meeting on Droplets 2016
    • 発表場所
      San Sebastian, Spain
    • 年月日
      2016-05-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 熱水面上に浮遊する微小水滴のサイズ分布と温度の相関2015

    • 著者名/発表者名
      梅木崇浩,中西秀,市川正敏
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] コーヒーカップの中の嵐:熱水上に浮かぶ微小水滴とそのダイナミクス2015

    • 著者名/発表者名
      中西 秀、梅木 崇浩、市川 正敏
    • 学会等名
      第4回ソフトマター研究会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2015-01-06 – 2015-01-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱水上に浮遊する微小水滴とその集団消滅現象2014

    • 著者名/発表者名
      梅木崇浩,中西秀,市川正敏
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2014-09-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] コーヒーの湯気~浮遊する微小水 滴とその集団消滅~2014

    • 著者名/発表者名
      市川正敏
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      東海大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Storm in a Teacup: dynamics of micro-droplets on hot water surface2013

    • 著者名/発表者名
      Hiizu Nakanishi
    • 学会等名
      International Soft Matter Conference 2013
    • 発表場所
      ローマ、イタリア
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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