2013 Fiscal Year Research-status Report
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
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25610124
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
中西 秀 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (90155771)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
市川 正敏 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (40403919)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 微小水滴 / 界面 / 表面張力波 |
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| Research Abstract |
熱水表面を顕微鏡による高速ビデオ観察するための実験システムを構築し、実際にビデオ観察を実施した。
その結果、１）水面上の薄膜を構成している10μｍ程度の微小水滴は、空中で生成されたものが水面上に落着していること、２）薄膜に亀裂が入る現象は、微小水滴の集団消滅によるもので、それは波面状に約1m/sで伝播していること、３）集団消滅の波面伝播は水面の表面波を伴っていること、４）集団消滅の波面が通過した後も微小水滴のクラスターがいくつか残されていること、５）集団消滅の開始は、一つの水滴の消滅により引き起こされていること、などが見いだされた。
集団消滅は水面の表面張力波により水滴が呑み込まれて引き起こされており、表面張力は自身は呑み込まれた水滴の表面張力エネルギーによって維持されているとして、エネルギー収支の見積もりを行った。その結果、観察されている程度の水滴の密度の場合、十分な振幅の表面張力波が維持されうることが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高速ビデオカメラによる実験観察に成功し、微小水滴の集団消滅の過程を見ることができ、それに基づくシナリオの理論的検討を行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
集団消滅のメカニズムを検証するため、および微小水滴が水面に浮揚しているメカニズムを明らかにするための実験観察を行う。より具体的には、さまざまに条件を変えることにより集団消滅の波面電波がどのように変わるかを検討する。微小水滴の大きさ分布、水面からの距離の測定する。
そのような観察結果と矛盾しないような理論モデルの構築を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
10万円以下の少額の調整。
旅費などの一部として支出予定。
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