泥の乾燥実験について

質問

今、植物栽培用のプランターにろ材を敷いて、その上に泥を乗せて屋外に設置して、ろ液の水量と泥の含水率を測定（→これより蒸発量も求めます）するという実験を行っております。この実験に当たって二点教えて頂きたい事があります。

１）もし、プランターと泥とろ材の体積は一定のまま、プランター上部の面積を1/2にして深さを２倍にした場合、通常の場合と比べて泥の全体の含水率にどのような差が現れるのでしょうか？役立つ公式などあれば教えてください！！

２）また、夏と冬とでは気温や湿度など外気条件が変わり、当然泥の表面からの蒸発量も変わってきますが、具体的には蒸発量にどのくらいの差が生じるのでしょうか？こちらも何か役立つ公式などあれば教えてください！！

以上２点です。文献などで探したのですが見つけられません(-_-;)ここだけが頼りです！どうかお力をお貸しください！

回答No.1

DexMachina

式は無理ですが、理屈を少しばかり。

1)
・上部面積を1/2に:
「与えた水量＝ろ液 + 泥の含水量 + 蒸発量」のうち、これは蒸発量に影響します。
開放系で、蒸発によってまわりの湿度・温度が変化しない前提では、蒸発量は面積に比例しますので、蒸発量も1/2になります。
・深さを2倍に:
これは「ろ液」が「泥の絶対的な吸水'力'をオーバーしたために出た」のか、「泥の吸水'速度'が間に合わなかったために出た」のかで、影響の出方が変わります。
仮に水が、深さ方向で見たときの断面に対して均一に流れたとすると、前者では元からオーバーしているのでろ液・泥の含水量とも変化なし、後者では水の経路が長くなることで吸水時間がのびるために泥への吸収が増えることになります。

なお、これは円柱などのように上から下まで同じ太さの器を前提にしてますので、プランターのように徐々に細くなっていくものだと、更に複雑になると思います。

2)
具体的には蒸発量にどのくらいの差が:
気温・湿度だけでなく、風の有無やその泥の保水力(水との親和性、粒子径などによる実表面積などが複合的に絡む)によっても変わってきますので、具体的な蒸発量は量ってみないとわからないのではないか、と。
仮に、単に入れ物に入れた水で、無風を前提にすれば、概算では出るかもしれません。・・・私は出せませんけれど(汗)

お礼

お礼するのが遅くなってしまい、申し訳ございません。ご回答ありがとうございます！私が考えていたよりもずっと難しい問題のようですね・・・。頂いた助言を元に何とか逃げ道を見出したいと思います。