伝熱について

質問

物理に関して素人ですが、伝熱について質問です。つい最近ですが、伝熱には　伝導伝熱、対流伝熱、ふく射伝熱があると聞きました。例えば、コーヒーカップにコーヒーを入れて放置した場合、時間の経過とともにコーヒーの温度は低下していきます。その現象は　伝熱の概念を用いるとどのように説明できるのか　教えてください。

回答No.1

ymmasayan · ベストアンサー

その通り３つです。
伝導伝熱・・・触ると熱い
対流伝熱・・・エアコンやファンヒーターを使うと天井が暑い
ふく射伝熱・・・火のそばに行くと熱い

コーヒーカップなら
器や皿を通して逃げる。机や空気に逃げる。・・伝導
但し空気は対流します。

コーヒーが空気を暖めて(伝導)空気が対流します。
コーヒーは周りが冷えるので冷えた部分が底に行って熱い部分が上に上がります。(対流)

器やコーヒーからは赤外線が放射されます。(ふく射)

お礼

早速、どうもありがとうございました。
とても　わかりやすい内容で　とても勉強になりました。

回答No.2

daitei

直接の回答ではありませんが、チョット興味があったので、
関連した雑談をすこし・・。
コーヒーが冷めていく過程は、
環境の温度と、自身の温度差が大きいときには、
冷め方が大きく、温度差が小さくなると、
冷め方が小さくなり、環境と同じ温度に
なれば（温度差が無くなる）そこで、冷却は
終わります。このような現象は、
微分方程式を立てて、解を求めると、
現象によく合う結果が得られます。
　dT/dt=－k　{　Ｔ－（環境の温度）}
T　はコーヒーの温度。
k　は伝熱の比例定数でマイナスは冷めて行く方向を示します。
伝熱係数　k　は、その時のパラメータで毎回違います。
この式を変数分離して、積分して、
一般解を求める方法で経過した時間後のコーヒーの温度は
よく実験結果と合います。
この　K　が伝熱の三つの要素を総合した、
そのものであるという説明ではいかがでしょう？

先の回答にもありますが、各パラメータは複雑に
絡み合っていて、独立して存在しません。
机上の計算では、どれかのパラメータを固定して
計算しますが、実際の現象は
どのパラメータが、どの程度の影響かを求めるのは、
実験するのが早道です。
ただ、コーヒーが冷めるだけの現象ですが、
コーヒーカップの中のミルクが渦巻くのを眺めると、
神様は銀河の渦巻きもコーヒーの中の
ミルクも同じ法則でつくっているのかな？
と想像させられます。

お礼

いろんな事象が複雑に絡み合っているのですね。このような式で
解明できるなんて驚きました。ありがとうございます。