CH399508A - Procédé de traitement de la neige ou de la glace pour accélérer sa fusion - Google Patents
Procédé de traitement de la neige ou de la glace pour accélérer sa fusionInfo
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Description
Procédé de traitement de la neige ou de la glace pour accélérer sa fusion La présente invention a pour objet un procédé de traitement de la neige ou de la glace pour accé lérer sa fusion, caractérisé en ce qu'on ajoute un agent mouillant à la neige ou à la glace.
Si on vaporise la surface de la neige avec une solution dont l'un des composants est l'eau et l'autre un agent mouillant hydrosoluble, on constate que le processus de la fusion est modifié comparativement à celui relatif à une surface de neige par ailleurs identique vaporisée avec la même quantité d'eau sans addition d'agent mouillant. Dans le premier cas (solution d'agent mouillant) la neige fond plus rapi dement à la suite d'une exposition à la chaleur que dans le second cas (eau seule).
Si l'on envisage deux cubes de neige identiques, de même grosseur de particules et de même densité, et qu'on ajoute un agent mouillant à la surface supé rieure de l'un de ces cubes, le film d'eau qui se forme dans la fonte entourant les particules de glace sur le cube est modifié par l'agent mouillant et présente une tension superficielle inférieure, d'où il résulte que l'eau constituant ce film cherche sa voie vers le bas dans l'intérieur du cube de neige, de sorte que la densité de la neige dans la couche superficielle décroît pendant que la densité à l'intérieur du cube et vers le bas en direction de sa base croît par suite de la présence d'eau qui pénètre grâce à l'agent mouillant vers le bas du cube.
L'eau fondue qui s'écoule vers le bas du cube est remplacée par un volume d'air égal en contact avec l'air ambiant à une température supérieure à zéro, au-dessus du cube. Par échange avec l'air exté rieur, une certaine quantité de chaleur est apportée à la neige et accélère sa fusion, ce qui entraîne à nouveau de l'air chaud qui s'écoule dans la masse de la neige. Comme l'eau fondue provenant de la surface traitée avec l'agent mouillant pénètre dans la neige, elle ne peut venir en contact avec l'air libre au- dessus de la surface ni avec les courants d'air à cette surface, de sorte que l'eau ne peut être sujette à une évaporation.
Le comportement de l'eau fondue provenant de la surface du cube de neige qui n'a pas été traité avec l'agent mouillant est exactement opposé à celui qu'on vient de décrire. L'eau libérée ne s'écoule pas vers le bas avec la même facilité et elle peut subir une évaporation beaucoup plus importante que dans le premier cas. Comme l'évaporation exige de la cha leur, qui est prélevée à la surface de la neige, cette dernière se refroidit, de sorte que sa fusion est re tardée et même empêchée dans certains cas.
Si deux récipients de verre de même dimension et d'égale épaisseur de paroi sont remplis avec des poids égaux d'une neige de même type dans. les deux cas, et si la surface de la neige dans l'un des réci pients est traitée avec une solution d'un agent mouil lant et la surface dans l'autre récipient avec de l'eau seulement à la même température que ladite solution, la neige fond pourvu que cette expérience soit effectuée à une température ambiante supérieure à zéro degré.
Une comparaison des deux récipients montre que l'eau commence à apparaître relativement rapidement à la partie inférieure du récipient con tenant l'agent mouillant, et beaucoup plus lentement dans le récipient n'ayant pas reçu cet agent. Si ce phénomène est étudié de manière plus approfondie, on trouve que la neige dans, la couche supérieure du récipient ayant reçu l'agent mouillant devient beau coup plus sèche que la neige dans, l'autre réci pient. L'eau du premier récipient s'infiltre vers le fond de manière toute différente que l'eau du second récipient. Dans ce dernier, l'eau est retenue par la neige par suite de l'action capillaire entre les parti cules de neige.
Si l'on examine les deux surfaces de la neige par-dessus, on voit finalement que la neige est plus humide à la surface du récipient auquel au cun agent mouillant n'a été ajouté.
Sur la base de ces observations, des essais ont été entrepris sur la fonte de la neige, celle-ci étant traitée soit avec un agent mouillant du type Berol Lanco (nom déposé) qui est un éther d'un alcoyl- phénolpolygiycol d'un poids moléculaire de 660 en viron et qui constitue un agent mouillant non ioni que en solution aqueuse, soit avec la même quantité d'eau seulement, à la même température que la solu tion de l'agent mouillant. Ces essais ont été faits en partie à l'intérieur à une température de 220 C,
en partie à l'extérieur pendant le dégel.
Les deux groupes d'essais ont donné le même résultat, montrant clairement que la fusion de la neige et de la glace est fortement accélérée par des agents mouillants.
On rapporte ci-après les résultats d'expériences ayant été faites à l'extérieur entre le 29 mars et le 27 avril et entre le 21 avril et le 4 mai respective ment, dans un terrain agricole à découvert dans la paroisse de Gideâ dans le comté de Vàstemorrland en Suède. Expérience <I>1</I> Le 29 mars<B>1961,</B> on délimite cinq surfaces de 60 m de longueur et de 1 m de largeur chacune sur un terrain plat dans un champ à découvert couvert de neige. La surface No 1 est vaporisée avec 12,51 d'eau seulement.
Toutes les vaporisations des sur faces sont effectuées de manière aussi homogène que possible, à l'aide d'un vaporisateur à pression qui permet d'ajouter l'eau et les solutions auxdites surfa ces sous forme très finement divisée. La surface No 2 est traitée avec le même volume d'eau que la surface NI) 1, soit<B>12,5 1,</B> contenant 50 g de Berol Lanco, soit environ 0,8 g d'agent mouillant par m2 de surface de neige. La largeur et la longueur du terrain vaporisé étaient les mêmes que pour la surface No 1. La sur face No 3, de mêmes dimensions, reçoit 12,51 d'eau contenant 10 g de noir de carbone.
La surface No 4, également de la même largeur et de la même lon gueur, est traitée avec 12,51 d'eau contenant 50 g de Berol Lanco et 10 g de noir de carbone. La sur face No 5 a reçu, pour les mêmes dimensions, 12,51 d'eau contenant 100 g de Berol Lanco et 10 g de noir de carbone.
Immédiatement après la vaporisation, on mesure la profondeur de la neige en trois points pour cha que surface, un point étant situé au milieu de la surface et les deux autres à 20 m du centre de part et d'autre. Les mesures se font toujours aux mêmes points et trois mesures sont effectuées en chaque point. La table 1 ci-dessous donne la moyenne des mensurations relevées.
EMI0002.0030
<I>Table <SEP> 1</I>
<tb> Profondeur <SEP> moyenne <SEP> de <SEP> la <SEP> neige <SEP> en <SEP> cm
<tb> Date <SEP> Surface <SEP> 1 <SEP> Surface <SEP> 2 <SEP> Surface <SEP> 3 <SEP> Surface <SEP> 4 <SEP> Surface <SEP> 5
<tb> 29.3 <SEP> 40,3 <SEP> 40,0 <SEP> 36,7 <SEP> 37,7 <SEP> 43,0
<tb> 15.4 <SEP> 39,0 <SEP> 33,7 <SEP> 30,7 <SEP> 33,3 <SEP> 39,0
<tb> 17.4 <SEP> 31,0 <SEP> 25,0 <SEP> 21,3 <SEP> 21,7 <SEP> 28,0
<tb> 21.4 <SEP> 19,7 <SEP> 10,3 <SEP> 11,3 <SEP> 5,0 <SEP> 13,3
<tb> 22..4 <SEP> 19,0 <SEP> 7,7 <SEP> 11,0 <SEP> 4,0 <SEP> 9,0
<tb> 23.4 <SEP> 14,0 <SEP> 1,7 <SEP> 7,7 <SEP> 0,7 <SEP> 4,0
<tb> 24.4 <SEP> 9,0 <SEP> 0 <SEP> 2,3 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 25.4 <SEP> 6,3 <SEP> 0 <SEP> 0,7 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 26.4 <SEP> 1,
7 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 27.4 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 Ces résultats montrent que la fusion est sensible ment plus rapide pour les surfaces qui ont été vapo risées avec un agent mouillant. Comparativement à la surface No 1, vaporisée avec de l'eau seulement, la différence est très marquée. L'addition de noir de carbone seulement (surface No 3) accélère aussi la fusion. Les différences entre les surfaces 2, 4 et 5 s'expliquent probablement par les marges d'incerti tude normales dans des expériences de ce genre. On n'est toutefois pas certain qu'une augmentation de l'agent mouillant ou l'addition de noir de carbone à l'agent mouillant ait un effet positif dans les condi tions expérimentales indiquées.
<I>Expérience 2</I> Le Berol Lanco mentionné précédemment étant un agent mouillant du type non ionique, il est inté ressant d'étudier aussi si les agents mouillants à anion actif ont un effet similaire. Dans ce but, on a déli mité trois nouvelles surfaces couvertes de neige, de dimensions inférieures aux précédentes, dans le même terrain que pour l'expérience 1. Ces surfaces étaient des carrés de 2,5 m de côté.
La surface No 6 a été vaporisée avec 0,51 d'une solution aqueuse à 0,4 % de Berol Sulfanat (agent mouillant, sel de sodium de l'acide dodécylbenzène-sulfonique), soit environ 2 g par m2 de surface de neige.
La surface No 7 est traitée avec 0,51 d'une solution aqueuse à 0,4% de Teepol (nom déposé par Shell, agent mouil- lant, sel de sodium d'un alcoylsulfate secondaire). La surface No 8 est traitée avec 0,51 d'eau, sans agent mouillant. La température des solutions aqueu ses et de l'eau vaporisées variaient au maximum de 1o C.
Les surfaces ont été délimitées le 21 avril 1961 et les résultats sont donnés dans la table 2. Il est évident que les deux types d'agents mouillants don nent une fusion plus rapide que l'eau utilisée comme contrôle. L'effet du Sulfanat est très marqué, celui du Teepol est plus faible.
EMI0003.0001
<I>Table <SEP> 2</I>
<tb> Profondeur <SEP> moyenne <SEP> de <SEP> la <SEP> neige <SEP> en <SEP> cm
<tb> Date <SEP> Surface <SEP> 6 <SEP> Surface <SEP> 7 <SEP> Surface <SEP> 8
<tb> 21.4 <SEP> 45,6 <SEP> 50,8 <SEP> 53,4
<tb> 25.4 <SEP> 30,2 <SEP> 43,2. <SEP> 47,3
<tb> 26.4 <SEP> 26,3 <SEP> 36,9 <SEP> 42,6
<tb> 27.4 <SEP> 17,3 <SEP> 30,8 <SEP> 35,3
<tb> 28.4 <SEP> 12.,3 <SEP> 24,8 <SEP> 30,7
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<tb> 30.4 <SEP> 0 <SEP> 12,6 <SEP> 22,2
<tb> 1.5 <SEP> 0 <SEP> 4,0 <SEP> 15,6
<tb> 2..5 <SEP> 0 <SEP> 0,3 <SEP> 11,1
<tb> 3,5 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> <B>l' <SEP> i</B>
<tb> 4.5 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <I>Expérience 3</I> Le 28 mars 1962, on délimite quatre surfaces de 21 X 1,2 m sur un terrain plat dans un champ à découvert couvert de neige, les surfaces étant espa cées de 5 m les unes des autres.
Les surfaces sont vaporisées avec des agents mouillants à cation actif sous forme de solutions aqueuses (pour trois des sur faces) et avec de l'eau (surface de contrôle).
La vaporisation est faite de la manière la plus homogène possible à l'aide d'un vaporisateur à pres sion présentant une tuyère permettant la vaporisa tion du liquide sous une forme très finement divi sée. La même méthode et le même appareil sont uti lisés pour les quatre surfaces.
La température du liquide vaporisé était de 41, C dans chaque cas et la vaporisation a été effectuée alors que la température de l'air était de -<B>30</B> C.
Immédiatement après la vaporisation, on mesure la profondeur de la neige en dix points de chaque surface espacés de 2m, les uns des autres, toutes les mesures subséquentes étant faites aux mêmes points. La table 3 ci-après donne pour cette profondeur la moyenne des valeurs obtenues à chaque mesure.
La première mesure a été faite le 28 mars, la profondeur moyenne de la neige sur deux surfaces était de 94 cm et sur les deux autres surfaces de 97 cm.
Entre le 30 mars et le 7 avril, il y eut des chutes de neige de sorte que toutes les surfaces vaporisées étaient couvertes d'une nouvelle couche de neige de 20 cm d'épaisseur environ. Après le 7 avril, aucune chute de neige ne s'est produite sur les surfaces et après cette date le dégela commencé, en partie sous une très forte lumière solaire.
Aucune nouvelle addition d'agents mouillants ou d'autres substances n'a été faite après la première vaporisation et aucune énergie artificielle n'a été communiquée aux surfaces. La surface No 1 (contrôle) a été vaporisée seu lement avec de l'eau (5,01).
La surface N 2. a été vaporisée avec 5,01 d'un liquide qui, à côté de l'eau; contenait 50 g de bro mure de cétylpyridine.
La surface No 3 a été vaporisée avec 5,01 d'un liquide qui, à côté de l'eau, contenait 50 g d'un oxyde d'éthylène additionné d'amines de graisse de cacao présentant un poids moléculaire d'environ 850.
La surface No 4 a été vaporisée avec 5,01 d'un liquide contenant, à côté de l'eau, 50 g d'un oxyde d'éthylène additionné d'amines de graisse de cacao d'un poids moléculaire de 850 environ et quaterni- sées avec du sulfate de diméthyle.
EMI0003.0009
<I>Table <SEP> 3</I>
<tb> Profondeur <SEP> moyenne <SEP> de <SEP> la <SEP> neige <SEP> en <SEP> cm
<tb> Date <SEP> Surface <SEP> 1 <SEP> Surface <SEP> 2 <SEP> Surface <SEP> 3 <SEP> Surface <SEP> 4
<tb> 28.3 <SEP> 94,0 <SEP> 94,0 <SEP> 97,0 <SEP> 97,0
<tb> 30.3 <SEP> 94,0 <SEP> 94,0 <SEP> 96,0 <SEP> 96,0
<tb> 7.4 <SEP> 115,0 <SEP> 112,0 <SEP> 113,0 <SEP> 114,0
<tb> 21.4 <SEP> 75,0 <SEP> 53,0 <SEP> 63,0 <SEP> 63,0
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0 <SEP> 38,0 <SEP> 39,0
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<tb> 2.5 <SEP> 32,0 <SEP> 3,0 <SEP> 16,0 <SEP> 15,0
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<tb> 5.5 <SEP> 2.3,0 <SEP> 0 <SEP> 3,0 <SEP> 6,0
<tb> 6.5 <SEP> 19,0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 2,0
<tb> 7.5 <SEP> 16,0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 8.5 <SEP> 12,0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 9.5 <SEP> 5,0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 10.5 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 Comme l'effet doit être attribué aux propriétés tensioactives de l'agent mouillant,
le choix de ce der nier est essentiellement une question économique. Les agents mouillants à anion actif qui peuvent être uti lisés comprennent les sulfonates d'alcoylaryle tels que le sulfonate de dodécylbenzène, les sulfates d'alcools gras tels que le sulfate de l'alcool oléique, l'huile de baleine sulfatée, une tall oil sulfatée, l'huile de ricin sulfonée et les produits de condensation de l'oxyde d'éthylène sulfaté tels que l'éther du lauryl-poléthy- lène-glycol sulfaté.
Les agents non ioniques compren nent les produits de condensation de l'oxyde d'éthy lène avec les alcoylphénols tels que le nonylphénol, les alcools gras tels que l'alcool laurylique, les aci des gras tels qu'un tall acide, et les amines grasses telles que l'oleylamine. Les agents à cation actif comprennent les dérivés d'amines grasses, par exem ple les dérivés quaternaires de l'oleylamine ou de la cétylamine et les produits d'addition de l'oxyde d'éthylène.
Claims (1)
- REVENDICATION Procédé de traitement de la neige ou de la glace pour accélérer sa fusion, caractérisé en ce qu'on ajoute un agent mouillant à la neige ou à la glace. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce qu'on ajoute l'agent mouillant par vaporisation d'une solution aqueuse dudit agent. 2. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce qu'on ajoute au moins 0,01 g dudit agent par m2 de surface de neige ou de glace. 3. Procédé selon la sous-revendication 2, carac térisé en ce qu'on ajoute au moins 0,03 g dudit agent par m2 de surface de neige ou de glace. 4.Procédé selon la sous-revendication 3, carac térisé en ce qu'on ajoute de 1 à 30 g dudit agent par me de surface de neige on de glace. 5. Procédé selon les sous-revendications 1 et 2.
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