熱の伝わり方の種類

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熱の伝わり方の種類

熱エネルギーの特徴

熱は高い温度の所から、低い温度の所に移動する。

両方の温度が等しくなると、熱の移動が止まります。

この状態を熱平衡(ねつへいこう)といいます。

熱による温度上昇と物質の関係

物質の温度が上昇すると、物質は膨張します。

しかし、物質の重量は変化しないため、比重は軽くなります。

暖められて相対的に比重が軽くなった、気体や流体は上昇していきます。

熱気球が暖められた空気によって上昇するのはこのためです。

熱の移動形態のパターンを見てみよう

熱の移動のパターンには次の3つがあります

  1. 熱伝導
  2. 対流
  3. 熱放射(熱輻射)があります。

熱伝導

熱伝導は、個体や流体の内部を熱が伝わることをいいます。

図のように、金属の棒の片方を熱した時に徐々に熱が伝わっていきますが、このような熱の伝わり方を熱伝導といいます。

熱くなった薬缶や鍋を布巾などで、手に持つと熱が伝わってきますがこれも熱伝導の例です。

また、温度の異なる2つの金属を接触させた時に、温度の高い金属から温度の低い金属の方に熱が移動します。

この場合、温度の差が大きいほど熱の移動は早くなります。

対流

対流は、熱を持っている流体(液体や気体)が移動することで、熱を他の物質に運ぶことをいいます。

わかり易い例では、お風呂などを沸かすときのことを考えると良いでしょう。

お湯をかき混ぜないで、湯を沸かすと上の方は熱いが下の方は冷たいということになります。

これは水が熱によって膨張して、比重が軽くなった水が上の方に集まり、冷たい水が下に貯まることから起こる現象です。

熱放射(熱輻射)

熱放射(熱輻射)とは、熱のエネルギーが電磁波の形で物体に直接伝えられる現象です。

焚き火(ストーブなど)の前に行くと、暖かくなるのは焚き火のエネルギーが直接、人の体に届くからです。

周りの空気が暖かくなったからではないのです。

熱放射(熱輻射)は直接的なものなので、熱源(焚き火など)と自分の間に遮蔽物を置くと急に寒くなることからもわかります。

熱は離れている場所でも伝わることができます。

そして、真空中でも熱は伝わることができます。

太陽の熱が地球に届いていることからもそれはわかります。

熱が真空中でも届くのは、熱放射(熱輻射)の熱源が、電磁波を放射しているからです。

電磁波は熱ではありませんが、電磁波が物体に当たると、電磁波のエネルギーが物体の分子を振動させて熱を発生させます。

これを利用したものが、電子レンジです。

伝導加熱とは

食堂の厨房や家庭のキッチンなどでも、伝導加熱によって火災になる可能性あるようです。

食堂などに食事に行くと、厨房が見える所があります。

厨房の周りがステンレスなどで囲ってあり、磨いてあるとキレイで清潔感もあります。

しかし、ここに意外な落とし穴があるようです。

特にガスコンロなどの熱源の周りの壁がステンレスなどで覆われている場合、ガスコンロなどの熱が長い間に壁の中を、熱の伝導により炭化させてしまうようです。

場合によっては、これによって火災になってしまうこともあるようです。

この場合は、伝導だけでなく、熱の対流や輻射熱が相まって起きるものではないでしょうか。

老朽化した住宅などでも注意したほうが良いそうです。

以上で「熱の伝わり方の種類」の説明を終わります。

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