今回は友達に言われた疑問なんですが、雪に含まれる水分量を計測するにはどうすればよいのでしょうか? 私は最初、1リットルの箱に雪を詰めて溶かせば水分量が測れるなどとトンチンカンなことを考えていたのですが、どうやらそうではなくて、雪に含まれる「水」の量を測りたいらしく、氷としてのH2Oにはようがないらしいのです。そこで私が考えたのは、雪を濾紙の上に置いたり、乾燥剤と一緒に置くなどして、水分を吸わせて濾紙や乾燥剤の増加質量を測ることを考えたのですが、イマ一つ不安です。どなたか雪のH2O(s)はそのままでH2O(L)の量を測る方法を思いついた方は、ご教授下さい。よろしくお願いします。

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A 回答 (4件)

解法1


・水の融解熱を利用する
0℃1gの氷が0℃1gの水になるためには80calの熱量が必要。対して、温度を1度上げるための比熱は氷0.5、水1calしかかからない。
外との熱のやりとりが無視できるほどに断熱性の優れた容器の中に0℃の雪1gを入れ、80calの熱を加えると、
80-雪中の固体量×80度の温度上昇が見られます。
固体量が1gなら温度上昇は0度
固体量が0.5gなら温度上昇は40度

温度上昇から固体量を求める式は
雪中の固体量=1-上昇温度/80

解法2
・マイクロ波の吸収を利用する。
氷は電波をほとんど吸収しない。一方、水は電波を良く吸収する。これは電子レンジが水は温められるけど、氷を溶かすには適していないのと同じこと。
 雪に弱いマイクロ波をあて、どのくらい吸収されたかを調べれば簡単に測定できそうです。既製の装置というのは見たことありませんが、発信器とセンサーがあれば簡単に作れそうです。ただし、水分量がきちんと解っている雪を使ってキャリブレーションをする必要があると思いますが。不純物の影響は受けるでしょうが、それは誤差のうち。
 なお、物質自体が発信しているマイクロ波を利用して地表面の状態を調べるリモートセンシング技術はすすんでいるようです。
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この回答へのお礼

ご回答どうもありがとうございます。素晴らしい回答に目からウロコが落ちました。これからも、フトした疑問を投げかけるかもしれませんがその時はどうぞよろしくお願い致します。ほんとうにどうもありがとうございました。

お礼日時:2001/04/09 22:02

 上空の気候による雪の結晶のできかたの違いについては、中谷宇吉郎という人の有名な研究があります。

H.P.については知りませんが、検索してみてください。
 みぞれの水分量については、落ちてくる途中にも変化し続けると思われて、あまり意味がないような気がするので、余り深く考えずに思いつきでいいますが、落下速度(終端速度)から、重力と空気抵抗の釣り合いを考えて、みかけの密度を考えるのが手っ取り早い気がしますが…。
 と、ここまでは自然科学に携わるものとしての解答で、次はスキーヤーとしての意見。
 一口にパウダースノーと言っても、結構いろんな状態があります。まあ、普通には、降ってから一度もセ氏0度以上を経験してない雪はパウダースノーと言えそうですが、結晶の大きさ、降ってからの時間、日照、気温履歴で、滑った感じは全然違います。
 それがスキーの面白さですね。
 と、脱線してしまいましたが、金属からの類推も含めて言いますが、融点に近い方が結晶は成長しやすいですから、関東以西の雪はいわゆる「雪の結晶」でよく成長してますね。スキーヤーが喜ぶ(日本人で喜ぶ人はまだ少数ですが…)パウダースノーは、文字どおり粉で、たぶん雪にあまり馴染んでいない人が想像する雪の結晶とは違うと思います。ただの粉です。
 ということで、ここは自然科学の原点に戻って、来年の2月に北海道へスキーツアーに行くことをお勧めします。直接見れば必ず納得できるでしょう。
 北海道までは、とおっしゃるのでしたら、石川県の加賀温泉に中谷宇吉郎雪の科学館がありますので、そちらへどうぞ。余談ですが、よく手入れされた芝生がきれいです。
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この回答へのお礼

返事が遅くなって申し訳ありません。ご回答どうもありがとうございます。確かに終端速度を使っても求められるようですが、それだと地面にある雪や霙の水分量を測ることが不可能になってしまいますね。中谷宇吉郎の研究については、個人的に興味があるので探してみようと思います。

お礼日時:2001/04/09 21:53

みぞれの場合、集めた瞬間の体積と溶けきってからの体積を比較すれば、大体の割合を推定することが出来そうです。

でも、集めている間に状態が変化しそうで、実際は難しいでしょうね。

「北海道などに降る」パウダースノーと「関東などに降る」普通の雪の違いは、多分、結晶構造(形)と大きさ、それに温度だと思います。この違いが、降り積もった後の溶け方に現れ、滑りやすい雪と滑りにくい雪として認識されると考えていますが、この辺は実際に比較してみたことが無いので解りません。(パウダースノーと呼ばれる雪に触ったことが無いのです。)
どなたかスキーが好きな人、ヒントをもらえませんか?

以上。

この回答への補足

試料の雪を1度溶かしてしまうと、固体のH2Oも一緒に溶けてしまうので、雪或いは霙に含まれる水分を測定することが不可能になります。ですから、圧力や温度は一定に保ったままでないといけないのではないでしょうか?

補足日時:2001/04/08 02:01
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みぞれのことでしたら、氷としての「結晶部分」と水としての「液体部分」が混在していることが解りますが、雪そのものは「結晶部分」しか含まれていない筈です。

もちろん境界部を問題にすれば分子単位で微妙な状態が存在しますが、それは「液体」ではなく、「固体」と「気体」の間に相当すると思われます(要は昇華しますので)。

私の知識が不足しているのかも知れませんが、理論的に液体状態の水が(雪の中に)定常的に存在するんですか?

以上。

この回答への補足

そう言われてみれば…という気もしますが、ではパウダースノーとべちゃっとした雪とは降ってくるときは全く同じものなのでしょうか? 大きさが違っているだけなのでしょうか? さらに、ミゾレの水分量を計測するにはどうすれば良いのでしょうか?

補足日時:2001/04/07 13:22
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ここに1回1リットル飲んだとして1時間くらいで尿意が来たとします。

この排出される尿は1時間前の水分でしょうか?

それとも24時間より前に飲んだ水分が押し出される形で排出されるのでしょうか?

Aベストアンサー

>24時間より前に飲んだ水分が押し出される形で排出される
こちらが正しい。固形の食物は酵素と最適pHで消化された後、小腸と大腸で栄養素の形で吸収されます。
ほとんどの生物は「水が歩いている」状態です、人間の脳など血液より水分濃度が高い。
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特にアルコールを含む水分は飲んだ途端胃から吸収され血管を通って直ちに腎臓へ送られます、時には十分。

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[H+][OH-] = 10^(-14) (mol/L)^2
http://www.geocities.jp/amy_chemistry/chemistry28.html
という関係が成立することは、高校の化学で習いますが、

常温の1リットルの純水の中で、
H+ + OH- → H2O
という反応の頻度

(= H2O → H+ + OH- という反応の頻度)

は1秒に何回ですか?



(化学カテで質問したのですが、回答が得られないため、物理カテで再度投稿させていただきました)

Aベストアンサー

ついでに、こっちのURLも参考にして下さい。

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位の割合なのだろうか?
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これらを正確に割合を出す事は困難だろうと思うし、CO2以外の温室効果
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Aベストアンサー

返信を読みました。
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重量 100 kg のものを重力に逆らって 5 m 持ち上げたら、加えた仕事(=物体がなされた仕事)は
  100 (kgf) × 5 (m) = 500 (kgf・m)
になります。「長さ」をかけるので、単位も「・m」になります。重量が同じで、長さが大きいほど、「加えた仕事」は大きくなります。

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/sとは、1秒当たり、ということです。
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二酸化炭素(CO2)の空気中の割合は0.04%ですが、この数値の中には人間からのCO2排出分が含まれないという話を聞いたことがあります。もし、本当にそうだとしたら、人間の分をあえて数に入れないのはなぜでしょうか。これ、かねてからの疑問でした。

人間からのCO2排出が地球温暖化の最大の要因でないにしても、人口60億以上が出しているCO2の量を考えれば、決して無視できない数値ではないかと思います。

ご回答でなくても、回答に結びつくヒントで結構ですので、ご教示いただければ幸いです。
なお、ひょっとすると私の勘違い、認識不足も考えられます。明らかにそうでしたら、ご指摘ください。

よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

たぶん、人間の分を入れないというのは、CO2の「排出量」のことだと思います。

貴方のおっしゃいます、0.04%というのは、大気中のCO2の割合そのものでしょう。先ほどの「排出量」を抑制しないと、どんどん増えて、地球が温暖化します。

それで、人間の吐き出すCO2は、なぜ排出量に含めて考えないのか、量の問題もあるかもしれませんが、下のような話になると思います。

二酸化炭素、正確には地球温暖化ガスのなかでも問題なのは、人間の活動に伴う、化石燃料の消費に伴って排出されるものです。
人間が息をするときに排出される二酸化炭素は、基本的に食物に由来しますが、食物はほとんどは動植物であり、動物も最終的には植物を食べています。そして、植物は空気中の炭素を固定して、自分の体を作るので、大局的に見れば、人間のはいた二酸化炭素は、循環しているだけで、増えることはありません。(食べるためにはそれだけ植物が育たないといけないので。)

ですが、化石燃料を消費して(燃やして)しまうと、これは地の底に眠っていた炭素が、すさまじい勢いで二酸化炭素として大気中に放出されることになります。そして、大気中の二酸化炭素が増え、地球が温暖化するわけです。

そして、これは、いろいろと排出量の抑制の手段はあります。だから、削減目標を定めて、削減しようという話になるわけです。

そんなところで、御参考になりますでしょうか。

たぶん、人間の分を入れないというのは、CO2の「排出量」のことだと思います。

貴方のおっしゃいます、0.04%というのは、大気中のCO2の割合そのものでしょう。先ほどの「排出量」を抑制しないと、どんどん増えて、地球が温暖化します。

それで、人間の吐き出すCO2は、なぜ排出量に含めて考えないのか、量の問題もあるかもしれませんが、下のような話になると思います。

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Q測温体と抵抗体と測温抵抗体の違いがわからない

測温体と抵抗体と測温抵抗体の違いがわからないので、詳しい方わかり易く教えて下さい。インターネットで調べましたがいまいちよく理解できませんでした。

Aベストアンサー

測温体は、温度計測を行う素子すべてに対する呼称です。
前述のサーミスタ(負の温度特性を持つ)、ポジスタ(正の温度特性を持つ)の他、熱電対(起電力を持つ)や半導体素子(接合部の電位差が温度によって変わる)も含まれます。
また、バイメタル(異種金属の膨張率の違いを利用して温度を表示する)なども含まれるでしょう。

抵抗体は、電気抵抗を持つものすべての呼称でしょう。
(電気抵抗を持たないものというのは通常はありませんから、「電気抵抗を利用することをその用途とするもの」というのが、正しいかもしれません)

測温抵抗体というのは、種々ある測温体の中で、抵抗値の変化を温度表示に利用するもの、と解されます。
サーミスタは温度が上昇すると、抵抗値が下がります。(負の温度特性)
ポジスタは温度が上昇すると、抵抗値が増えます。(正の温度特性)
いずれも、直線関係にないので、外部回路で補正する必要があります。
(これを「リニヤライズ」という)

なお、熱電対や半導体は、極めて直線性のよいものを作ることができるので、特に厳密な精度を要求するものでない限り、補正なしで使用できる場合もあります。

測温体は、温度計測を行う素子すべてに対する呼称です。
前述のサーミスタ(負の温度特性を持つ)、ポジスタ(正の温度特性を持つ)の他、熱電対(起電力を持つ)や半導体素子(接合部の電位差が温度によって変わる)も含まれます。
また、バイメタル(異種金属の膨張率の違いを利用して温度を表示する)なども含まれるでしょう。

抵抗体は、電気抵抗を持つものすべての呼称でしょう。
(電気抵抗を持たないものというのは通常はありませんから、「電気抵抗を利用することをその用途とするもの」というのが...続きを読む

Q粥 雑炊 水分 割合

粥と雑炊は米から、ご飯からで作り方が違うのは分かるのですが、正確な水の割合はどのぐらいなのでしょうか??七分粥をベースに雑炊との水分の違い(一般的なもの)を教えてください。宜しくお願いします。

Aベストアンサー

 お米から作るのがお粥。炊いたご飯から作るのが雑炊とおじやというように理解しています。
 個人的には、おじやは炊いたご飯をそのまま汁に入れるので、お粥に近い仕上がり。雑炊は冷ご飯を一度水で洗って汁に入れるので、さらさらとした仕上がりというふうに区別していますが、あまり明確な定義づけは無いようです。
 水分量も、おじやは7分から全粥に近い感じ。雑炊は5分粥に近い感じと(個人的には)区別しています。

Q紫外線の積算光量を測る方法を教えてください

紫外線硬化のコーティング剤を使用するために、以下URLのような簡易的なホビー向けUV照射器を購入しました。
http://item.rakuten.co.jp/shugale/282235/

ただ、コーティング剤の硬化条件が『450mJ/cm^2』というのはわかるのですが、この照射器でどれぐらい照射してあげれば良いかわからず、無駄に半日ぐらい照射しています。

以下URLのような紫外線照度計を購入すれば問題解決なんでしょうが、予算が無く購入できません。
http://item.rakuten.co.jp/first23/sokutei-0135-108-3030?s-id=adm_bookmark_item02

上記のような高価な機器でなく、ルクスを測るような2000~3000円程度で購入できる簡単な照度計のようなもので測定あるいは、測定後変換計算で算出するような方法が無いものでしょうか?

当方このような方面に明るくなく困っています。
もしこういった方面に詳しい方がいらっしゃいましたらお教えください。
どうぞよろしくお願いします。

Aベストアンサー

紫外線を測定することも大事ですが、根本的になにかがまちがっているように思えます。
UV硬化樹脂は速乾性がウリなので、普通は数秒で固まるはずです。
私が使っていた工業用の材料だと太陽の光でも1分以内に固まりました。
わざわざエネルギーを使っているのに太陽光以下の照射しかできないということはありえないです。

まず、第一に調べることは、本当に硬化するのに半日必要なのか、数秒から数分で十分固まっているけれど、不安だからUVを照射しているのかきりわけることです。

前者の場合、材料の劣化、酸素阻害が考えられます。
下記を参考にしてください。カチオン系の樹脂は高いので通常使われるのは、ラジカル系です。ラジカル系の特徴は酸素阻害で、これは酸素があると硬化しにくいということです、特に薄く塗った場合に顕著です。通常は対策として窒素雰囲気にします。
http://www.ushio.co.jp/jp/technology/technique/cure/cure_03.html

それと、照射装置のスペックを把握すべきです。装置のカタログとか購入の際の仕様書があるはずです。
経年劣化を考慮しても初期のスペックの半分以上の出力はでていると思います。
照射計がなくてもだいたいのところがこれでわかります。

http://www.ushio.co.jp/documents/products/lamphouse/ushio_uni-cure_system.pdf
これはウシオのカタログですが、これをみると、ランプの使用時間とともにパワーがおちるが、それでも初期の80%以上は保てること、120w/cmのランプで、1000mW/cm2の照射ができそうなことがわかります。

それと450mj/cm2のエネルギーですが、極論すると1mW×450secの照射も、450mW×1secの照射も同じエネルギーの照射になります。
どのような照射をするのか、このあたりが製造のノウハウになるところです。カチオン系の材料では高パワー×短時間のほうがよいと言われています。

紫外線を測定することも大事ですが、根本的になにかがまちがっているように思えます。
UV硬化樹脂は速乾性がウリなので、普通は数秒で固まるはずです。
私が使っていた工業用の材料だと太陽の光でも1分以内に固まりました。
わざわざエネルギーを使っているのに太陽光以下の照射しかできないということはありえないです。

まず、第一に調べることは、本当に硬化するのに半日必要なのか、数秒から数分で十分固まっているけれど、不安だからUVを照射しているのかきりわけることです。

前者の場合、材料の劣化...続きを読む


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