熱測定による地球内部物質のキャラクタリゼーションと形成機構

点击翻译按钮获取中文摘要

地球内部にある造岩物質が、さまざまな物理的、化学的条件下で変形,変成,変質し,特定物質の凝集あるいは析出といった現象となって現れてくる過程は、それらの物質間の熱力学的関係で支配されている。しかしこの分野の精密な熱力学的研究例は数少なく、必要な基礎的データが不足しているのが現状である。このため本研究では、まず基礎的熱力学データ(相転移温度,転移熱,熱容量,エンタルピー,エントロピー,自由エネルギーなど)を得るため、装置とその実験上の問題点について検討した。さらに引き続き、高感度の熱分析装置と断熱型熱量計を製作した。1.熱分析手法における問題点:一般に熱分析装置は、古典的DTA、入力補償DSCおよび熱流束DSCに大別されるが、これらによるデータの解析には、それぞれの原理に基づいた取扱いが必要となる。そこで、これら三つの装置に共通に適用できるMrawのモデルに基づいて、数学的に巌密な解析法について考察した。その結果、一次相転移の場合の相転移温度の決定法およびその際の転移エンタルピーを見積るためのベースラインについて、とくに相転移の前後で熱容量値が違う場合についても、巌密でかつ実用的なラインの引き方を示すことができた。さらにいくつかの新しい知見を得ており、これらは既に論文としてThermochim.Actaに発表し、さらに投稿準備中である。2.高感度DTA装置および断熱型熱量計の製作:本研究で得た新しい知見を基にして高感度DTA装置を設計し、製作した。これは、100Kから400Kおよび300Kから800Kの温度範囲で使用でき、雰囲気制御を可能としたので、相転移の機構の解明などに有力であると予想される。また熱容量をはじめとする熱力学的諸量を定量的に決定するには、断熱型熱量計によるほかはない。これについても、種々の改良点を加えて製作した。