臨界点近傍における潜熱対流による異常な温度分布の検証

気泡や液滴の内部の温度分布を解明するため、熱伝導度の小さな直径25μmの極細の金属線を用い、表面張力を利用し、厚み2mmというバルクと見なせる液体を重力に逆らって保持する方法を開発した。この方法は、流体内部の自由な対流を乱す効果がない点が特徴であり、得られた温度分布の結果が、理論と直接比較できる点が優れている。装置の分解能は、20年度に行った改良により位置分解能が0.05mm、温度分解能が0.05Kまで向上し、多数点で同時に温度測定する方法を開発できた。そして、気泡サイズが1mmの場合に、気・液界面近傍の温度分布を詳しく測定し、界面の近傍では、蒸発潜熱と凝縮熱による鋭い温度勾配が観測された。開発した装置は受動型で発熱が無いため、気・液の温度分布を乱すことなく正しく測定できている。一粒の気泡の内外の温度分布が初めて測定され液体中の大きな温度勾配と対照的に、界面に挟まれた気体中の温度勾配がほとんど無いことが分かった。これは理論的予想を実証するものである。更に、容器の下から上方向に熱流を流して対流を促進した状態と、装置全体をそっくり上下反転させて対流を抑制した状態での、温度分布を測定し比較した。これは、世界でも初の測定である。両者の結果の比較から、液体中に保持された気泡の内外の、温度分布に対する対流の寄与が、初めて示された。得られた実験結果は、20年度に日本物理学会で2回報告され、現在論文にまとめている。

気泡や液滴の内部の温度分布を解明するため、熱伝導度の小さな直径25μmの極細の金属線を用い、表面張力を利用し、厚み2mmというバルクと見なせる液体を重力に逆らって保持する方法を開発した。この方法は、流体内部の自由な対流を乱す効果がない点が特徴であり、得られた温度分布の結果が、理論と直接比較できる点が優れている。装置の分解能は、20年度に行った改良により位置分解能が0.05mm、温度分解能が0.05Kまで向上し、多数点で同時に温度測定する方法を開発できた。そして、気泡サイズが1mmの場合に、気・液界面近傍の温度分布を詳しく測定し、界面の近傍では、蒸発潜熱と凝縮熱による鋭い温度勾配が観測された。開発した装置は受動型で発熱が無いため、気・液の温度分布を乱すことなく正しく測定できている。一粒の気泡の内外の温度分布が初めて測定され液体中の大きな温度勾配と対照的に、界面に挟まれた気体中の温度勾配がほとんど無いことが分かった。これは理論的予想を実証するものである。更に、容器の下から上方向に熱流を流して対流を促進した状態と、装置全体をそっくり上下反転させて対流を抑制した状態での、温度分布を測定し比較した。これは、世界でも初の測定である。両者の結果の比較から、液体中に保持された気泡の内外の、温度分布に対する対流の寄与が、初めて示された。得られた実験結果は、20年度に日本物理学会で2回報告され、現在論文にまとめている。