2016年7月1日金曜日

単位の意味

伝熱のWeb講義に
と書かれていて、YouTubeにアップされた上手な解き方_動画解説でも仕組みをコントロールという説明があるのですが、肝心の仕組み(単位とその意味)の説明が合格物語の解説にないような・・・


いつものお節介ですが・・・、
というような、壁の両側に温度差があるときの熱が伝わるときのことを考えると、
熱は、温度が高いほうから低いほうへ伝わるのですが、分子がどうとか考えると難しくなるので、壁の内部を熱が流れていくようなイメージをします。このとき、熱は壁面に垂直に一様に流れるものとして考えます。
各パラメータを
とすると、熱流(熱量の流れ)は、面積と温度勾配(温度差/厚み)に比例します。
(面積が広いほど、温度勾配が大きい(=温度差が大きく、厚みが薄い)ほど、より多くの熱流が流れる)
これを式で書くと、
となり、比例定数をλ(または1/γ)とすると、
となります。
この式の比例定数を熱伝導率(逆数を熱伝導比抵抗)といいます。
このλ(1/γ)の単位は上の式から、
となり、
熱伝導率の『単位』は、[W × m/m2 × degree]となります。
実際は、長さ[m]と面積[m2]があるので[m]/[m2]=[1/m]と演算してしまい[W/m・K]を用いるのですが、単位にあるmは「単位長さあたりの」という意味ではありません。あくまで
 熱流 = 面積 × 温度勾配
から求められたものです。
このλ(熱伝導率)は比例定数で、壁面の厚みに関する情報は入ってなく、壁が厚くても薄くても同じ熱の伝わりやすさを表す物性値です。
cf:銅:398[W/m・K]、ガラス:1[W/m・K]、スタイロフォーム:0.03[W/m・K]・・
なので、
熱伝導係数を算出するには、熱伝導率を厚みで割り(単位厚み当たりの熱の伝わりやすさ)、
熱伝導抵抗を算出するには、熱伝導比抵抗(熱の伝わりにくさを表す物性値)に厚みを掛け、対象の壁の熱抵抗値を算出します。

ということから、
熱伝導率:材料の厚さ1mの両側の温度差が1deg((℃、Kでも同じ)のとき、1m2当り、1秒間に流れる熱量
を示したものということになります。

単位だけ見ても、その意味はわからない(というか勘違いする)ので、仕組みを理解して
単位とその意味に着目することが大切なんだと思います、多分。

ただ、用語(伝導、伝達、貫流、比抵抗、抵抗)に関しては、丸暗記しかなさそう。 一字違いとか紛らわしいのかもですが、
KATUO

オットマチガエマシタm(_ _)m
KATUZO
とではずいぶん違う。間違えて覚えると点にならないかもしれません。
(おじ様、ネタにしてスミマセンm(_ _)m

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