雪層の温度・濃度複合融解に関する研究

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本実験で用いた散液水溶液の種類は塩化カルシウム水溶液と塩化ナトリウム水溶液の二種類である。特別な場合として純水についても実験を行った。雪層の融解に及ぼす散液水溶液の温度および濃度効果を検討するため、全ての実験において雪層の密度と散液量を一定にした。融解初期においては雪層内部の温度降下を伴った融解量の多く見られる融解初期領域が観察された。これは、水溶液のもつ凝固点降下のため雪層内部においても融解が進行するからである。雪層内部の温度降下が落ち着くと、雪層の内部融解が停止して融解速度の比較的安定した雪層表面付近でのみ融解する一様融解領域が存在することが認められた。以下、この一様融解領域の雪層の融解について述べる。例えば、散液温度が0℃のとき、純水を散液しても当然のごとく雪層は融解しないが、水溶液の場合は、たとえ散液温度が0℃であっても、かなりの量が融解する。すなわち、散液温度0℃、濃度20wt%の水溶液による場合の融解量は散液温度が10℃の純水による融解量にも匹敵する。また、濃度20wt%の場合について見ると、散液温度20℃の場合の融解量は0℃の場合の融解量の約3倍もの融解量が得られることが認められた。また、濃度20wt%以下の濃度範囲では、塩化カルシウム水溶液と塩化ナトリウム水溶液の間にはあまり融解量に差が無いことが確かめられた。これは、この濃度範囲内では両者の固液平衡曲線の傾向にはあまり差がないためであると考える。一様融解領域における時間的雪層の融解厚さは次の式によって推定されることがわかった。△【h_s】/△t=[【G_1】【C_1】(【T_1】-【T_e】{【C_1】})]/(L【ρ_s】)ただし、【h_s】:雪層厚さ、t:時間、【G_1】:単位時間、単位面積当たりの散液水溶液の質量、【C_1】:散液水溶液の比熱、【T_1】:散液水溶液の温度、【T_e】{【C_1】}:濃度【C_1】のときの平衡温度、L:氷の融解の潜熱、【ρ_s】:雪層密度