2002-9

勾配強磁場による水の熱対流の制御
Control of Thermal Convection of Water by Strong Gradient Magnetic Fields

磁気浮上を物質合成へ応用する研究の一環として，勾配強磁場中における水の熱輸送を感熱液晶シートにより可視化して観察を行った．磁気浮上相当の勾配磁場B(dB/dz)=1360 T2 m-1（磁場中心；19.8T）では，わずかに残留熱対流が存在することが確認された(a)．磁場を強くして2880　T2 m-1（磁場中心；26T）になったとき，ほぼ完全に対流のない熱伝導の状態が観察された(b)．さらに同じ勾配磁場下で温度を40-45℃にすると，下方への磁気対流が発生することを見出した(c)．この挙動は水の磁化率の温度依存性に起因している．

東北大学　金属材料研究所：茂木　巖，梅木千巧，高橋弘紀，渡辺和雄

Heat transfer in water was visually observed using a liquid-crystal sheet with thermochromism under strong gradient magnetic fields. Upward thermal convection was significantly suppressed by the magnetic force, however, it remained to a small extent even under magnetic levitation conditions with a gradient field of B(dB/dz)=1360 T2 m-1 (19.8T at the magnet center) (a). A thermal conduction state without convection was realized under a stronger gradient field of 2880 T2 m-1 (26T at the center) at 35-40ｼC (b), and surprisingly the downward magnetic convection was observed under the same field at 40-45ｼC (c). The temperature dependence of the magnetic susceptibility of water is responsible for this convection behavior.

IMR, Tohoku University: I. Mogi, C. Umeki, K. Takahashi, K. Watanabe
Reference: I. Mogi, C. Umeki, K. Takahashi, S. Awaji, K. Watanabe and M. Motokawa,
"Control of thermal convection in water by strong gradient magnetic fields", Jpn. J. Appl. Phys. 42 (2003) L715.