熱伝導率

質問

固体の熱伝導率の測定方法についてはいろいろとあり，測定方法も納得がいく物なのですが，気体や液体などは，はかりたい物質そのものに熱を加えてしまうと測定対象の系のなかで温度勾配を生じてしまい対流が起こってしまうと思います．
そこで，この様な弱点を克服するような測定方法，または，これが気体・液体の熱伝導率の測定方法だっというものをご存じの方がいらっしゃいましたら，ご教授ねがいます．

回答No.1

LCR707 · ベストアンサー

固体の熱伝導率さえ測定したことはありませんので、推測で発言します。

　気体や液体の対流は、温度上昇により膨張して軽くなった部分が上昇して熱の運搬を行う現象です。従って、上部に加熱源、低部に廃熱側を置いて温度勾配を安定させれば、対流が起こらないように思います。

　空気の熱伝導率を測定する場合を考えます。断熱性のパイプを用意し、上部にアルミなどの金属製の蓋をし、ヒーターと温度センサを付けて加熱し温度を一定に保ちます。パイプの底部には、比較的熱伝導率の低い物、たとえばプラスチック、ろう、ガラスなどで熱伝導率が明らかな物質により厚めの蓋を作り、その上面と下面に温度センサを付けます。
　空気の熱伝導率をk1、底蓋の物質の熱伝導率をk2、空気層の高さをL、底蓋の厚さをd、上蓋、底蓋上面、底蓋下面の温度をそれぞれT1,T2,T3とすると、ヒーターを加熱し、定常状態になったとき、パイプ側面からの熱放散が無いと仮定すれば、
　k1(T1-T2)/L = k2(T2-T3)/d
が成り立つと思います。

補足

たしかにそうですよね．冷たい方を下にしてやれば空気は安定していますよね．じゃあ，なぜ，熱伝導の測定に定常法はもちいられなくなってしまったのでしょう．

回答No.2

LCR707

>>じゃあ，なぜ，熱伝導の測定に定常法はもちいられなくなってしまったのでしょう．
　これって私に質問しているのですか？。　困ったな。　私、思いついたまま発言した素人なのに・・・。

　定常的の反対は過渡的ですね。webで調べたら、熱伝導率測定法には、
定常法
　定常絶対法
非定常法
　熱線法
　プローブ法
　レーザーフラッシュ法
　ACカロリメトリー法
　光音響効果法
　交流通電加熱法
があると書いています。あいにくほとんど聞いた事の無い名前ばかりです。ただ非定常法では測定時間が短縮できるのではないかと思います。
　ただし、気体や液体の測定で非定常法を使うと、対流が生じるのではないかと思います。

　今思いついたのですが、#1でのLを非常に小さくしてやれば、粘性の影響で対流が発生しないような気がしますが、どうでしょうか。定常状態に達する時間も短くなりそうに思います。