北海道大学大学院環境科学院 地球圏科学専攻
平成
25度大学院修士課程入学試験問題 秋季入試
[雪氷ン寒冷圏科学コース
]専門科目
ン1問につき1枚 答案用紙を使用すること。
ン答案用紙 表に書ききれ い場合 裏を使用すること。 ン答案用紙に 科目名を記入すること。
平成
24 8月
27日
物理学２ 次 問に答えよ。
問1. 初速度v0 鉛直上向きに投 上 た球に 速度に比例する抵抗 F = kmv： k 比例定数 m 球 質量 v 球 速度 作用した。
(1) 球 運動方程式を示せ。
(2) 球 最高点に達するま 時間を求めよ。
(3) 球 最高点に達した時 高さを求めよ。
問2. 容積 V 球形 ガラス容器 ふたつある。これら 容器を 0℃ 1 気圧 空気 満たし 容器 間を空気 移動 きるように細い管 連結し 密閉 した。そ 後 一方 容器を0℃に保ったまま 他方 容器 温度を100℃ に加熱した。熱膨張による容器 容積変化 管 容積 無視し 以 に答 えよ。
(1) 容器を密閉した直後につい 密閉空間内における気体 状態方程式
を示せ。
(2) それ れ 容器内につい 加熱後 状態方程式を考えること 平衡 状態に達した時 空気 圧力を求めよ。
問3. 厚さd1 熱伝導率κ1 金属板と 厚さd2 熱伝導率κ2 木板を重 金属 板 外面をT1 木板 外面をT2に保つ。金属板と木板それ れ 内部にお ける熱流量を考えること 平衡状態における金属板と木板 接触面 温度を求めよ。
化 学 次 問 に 答 え よ 。答 え を 導 き 出 す 過 程 式 も 解 答 用 紙 に 記 載 せ よ 。 原 子 量 H=1.0 C=12 O=16 F=19 Ca=40 Fe=56と す る 。
問1. あ る 鉄 鉱 石 試 料0.50gを 酸 に 溶 し 鉄 を3価 状 態 に 酸 化 し た ち 水 和 酸 化 物 Fe2O3·xH2O と し 沈 殿 さ せ こ 沈 殿 を ろ 過 洗 浄 し た 後 強 熱 し Fe2O3に 変 え そ 重 量 を 測 定 し た ら 0.30g あ っ た 。 鉄 鉱 石
試 料 中 鉄 重 量 ド ー セ ン ト を 求 め よ 。
問2. ネ ッ 化 カ ル シ ウ ヘCaF2 溶 解 度 積Ksp 4×10−11 あ る 。2.0×10−3mol/L Ca2+ 溶 液100mLに 3.0×10−3mol/L F− 溶 液100mLを 加 え 十 分 に 攪 拌 く ん し た と き 沈 殿 生 成 す る う 予 測 し そ 根 拠 を 記 せ 。
問3. 純 CaCO3 試 料 0.25g を (a)正 確 に り と っ 塩 酸 に 溶 解 し そ 溶 液 を (b)250mL に 正 確 に 薄 め た 。 そ う ち (c)50mL を 正 確 に と り EDTA溶 液 (d)滴 定 し た と こ ろ 40mLを 要 し た 。
(1) EDTA溶 液 ペ ル 濃 度 を 求 め よ 。
(2) こ 溶 液 を 0.5L 調 製 す る に 必 要 EDTA 式 量 372 グ ラ ヘ 数 を 求 め よ 。
(3) 線 部 a ～ d 操 作 を 行 う と き に 最 も 適 し た 器 具 を そ れ れ 以 ら 選 べ 。
ビ ー ル ヌ ヒ ッ ト メ ス シ モ ン ダ ー メ ス ネ ラ ス コ ニ ュ ヤ ッ ト 分 液 ュ ー ト バ ネ り 上 皿 天 秤
気象学 次 問に答えよ。解答に 図や数式 を用い よい。
問1. 中緯度対流圏における風に関する次 問に答えよ。
(1) 大気境界層よりも上空 一般に 等圧線と平行 向き 風 吹くこと
多い 図 太実線パクトル 。そ よう 風を何と呼ぶ 。
(2) (1) よう 風 吹く理由を 気流に働く力 バランスに基 き 定性的
に説明せよ。
(3) また 気温 南北傾度 大き 季節 冬 と小さ 季節 夏 一般
に 風速 高度分布に よう 違い ある 。理由とともに説明せよ。
(4) 一方 大気境界層内における風 平均的に 等圧線を横 る方向に吹
く 図 破線パクトル 。そ 理由を定性的に説明せよ。
問2. 次 問に答えよ。
(1) 空気 澄ん 晴れた日 空 青く見える。そ 理由を 光 散乱に寄与す
る物質 散乱 波長依存性 太陽光 スヒクトル を考慮し 説明せよ。
(2) 一方 空気 汚れた日 空や薄い雲 白く見える。そ 理由を 上と同様
に説明せよ。
(3) 気象衛昙に搭載された赤外カメラにより 太陽光 あたっ い い夜 領 域 図 も 雲 分布を観測すること きる。そ 理由を説明せよ。
(4) また 気象衛昙 可視画像 上空に雲 い昼 領域 あれ 低高
度 雲や霧をとらえること きる。し し 赤外画像に それら 明瞭 に 昚ら い。可視画像と赤外画像にこ よう 違い 生 る理由を説明 せよ。
(5) 大気 温室効果 原理を説明せよ。
太陽光
昼の領域
夜の領域
地球
図1．北半球中緯度 おける等圧線と平均 的 風向の関係
パクトル：風向 細い実線：等圧線
図2．地球の昼と夜の領域を示す模式図 大気境界層内
大気境界層外
等圧線
低気圧
高気圧
水 文 学 次 問 に 答 え よ 。
問1. (1) 河 川 流 量 m
3s－1 を 流 域 面 積 100 km2 当 た り に 換 算 し た 値 を 何 と 呼 ぶ 。
(2) 水 文 学 よ う 考 察 を す る 時 に こ 値 を 用 い る 。
(3) 北 海 道 に お け る 厳 冬 期 2 月 月 平 均 こ 値 西 ～ 北 部 多 雪 地 域 0.9～1.3 東 部 少 雪 地 域 0.45～0.84と る 単 位：
×10
－2
m3s－1 km－2 。 こ よ う 差 生 る 原 因 を 論 よ 。
問2. 降 雨 や 融 雪 水 流 入 い 時 河 川 流 量 地 水 流 出 涵 養 さ れ 流 量 指 数 関 数 的 に 減 水 す る 。 こ 時 河 川 流 量 Q 地 水 貯 留 量 S に 比 例 す る と 考 え る と
Q ＝ α S …
と る 。 地 水 貯 留 量 時 間 変 化 一 般 に
dt
dS
＝ I － Q …
表 さ れ る 。 し し 降 雨 や 融 雪 水 流 入 量I 0 あ る 時 に 式 と 式 ら
Q ＝ Q0 e－αt …
得 ら れ る 。 こ こ α： 減 水 係 数 t： 時 間 Q0：t＝0 河 川 流 量 あ る 。
(1) 地 水 貯 留 層 時 間 的 に 一 定 流 入 量 I あ る と す る と Q 式 と 異 る 形 に る 。 こ 時 QをI Q0 e
－αt
を 用 い 表 せ 。 (2) Iを 河 川 流 量 時 間 変 化 ら 推 定 す る 方 法 を 述 べ よ 。
問3. 雪 や 氷 関 与 し た 自 然 現 象 中 災 害 に 結 び つ く 現 象 に よ う も あ る 5 つ 以 上 挙 よ 。 ま た そ れ ら う ち 1 つ に つ い そ 発 生 メ カ ニ ズ ヘ や 形 態 に つ い 論 よ 。 た し 字 数 問 わ い 。
