対流伝熱と伝導伝熱

質問

物理学素人の質問です。
対流伝熱というのは　流体から固体、固体から流体、または流体から流体の熱の移動　で、　伝導伝熱というのは固体の中での熱移動、または異なる固体の間の熱移動だという話だと解釈しております（間違いかもしれません）。
とすると、熱湯を湯のみ茶碗に　入れた場合、伝導伝熱は
湯のみ茶碗の内側から外側でのみしか起きないという解釈で　よいのでしょうか？
（熱湯から　湯のみ茶碗の内側には　対流伝熱で　熱が移動して　
湯のみ茶碗の　内側から外側に伝導伝熱で
湯のみ茶碗の外側から流体の空気に対流伝熱。
熱湯は空気に触れているので　熱湯から　流体の空気に対流伝熱。）

回答No.2

noname#160321 · ベストアンサー

＃１のお答え通り、対流(convection)は「流体が温度差による密度変化のため重力により流れが生じて起こる熱の移動様式」です。
密度変化が起きても重力が働かないと対流は起きません。ですので宇宙船内では常に空気を機械的にかき混ぜています。かき混ぜないとある部分に高濃度の二酸化炭素などが溜まっていて窒息死する恐れがあります。
伝導(conduction)は無重力状態の流体でもおきます。
輻射、放射(radiation)は遮るものがなければどこでも起きます。真空中を伝わる電磁波による熱の移動はもっぱらこれです。
茶碗の中のお茶と茶碗間の熱移動も伝導になります。茶碗が赤熱していたら(窯出し直後でも)茶碗から輻射熱を感じることが出来ます。
茶碗の側が暖かいのが輻射か伝導かはちょっと区別しがたいです。

お礼

ありがとうございます。具体的に宇宙船内での例を挙げていただき、
理解が増しました。

回答No.7

gn_drive

物理学素人と前置きがあり、伝熱工学の初心者と理解すれば、単に温度の違う液体が物体表面に接しているときに、マクロ的に対流伝熱と伝導伝熱の違いを理解したかったのでは？

質問者さんは、100℃以下の沸騰していない水を陶器(?)製の容器に入れたときの容器内の熱の伝わりについて質問していると思います。

対流伝熱という表現が容器内の熱水の対流まで考慮させる表現になってしまったことがいろいろな解釈をさせてしまった気がします。

あまりNo5（leo-ultra）さんのように質問者さんや他の回答者の真意を理解しないで批評するのは好まれないように感じます。
少なくとも効率のことは質問していないし。No4さんの書かれている熱伝導と熱伝達の意味を理解した上で回答なさった方が良い気がしますし、違うと感じるなら、もう少し自分の意見を判りやすく表現された方が皆に理解されると思います。

お礼

あまり詳しくないのですが　質問させていただきました。
謎が解明できた感じです。

回答No.6

htms42

対流では巨視的な流れが起こっています。液体、気体でしか起こりません。長時間のスケールで見ればマントル対流のように固体も液体的に振舞うことはあります。
流れはかき混ぜでも起こります。対流は自然に起こるかき混ぜです。重力と密度差がかき混ぜの原動力です。
こういう流れがあるかどうかとは無関係に微視的な分子（または原子、またはイオン）の熱運動が必ず存在します。伝導はこの微視的な熱運動によるエネルギーの伝達ですからすべての物質で存在します。

対流は伝導の一形態でしかないというのは言い過ぎでしょう。対流はかき混ぜだと考えると伝導とははっきり違うと言えると思うのですが。

お湯を沸かすときで考えます。温度の高い水が「途中で殆ど熱交換せずに」一番上まで上がってきます。代わりに温度の低い水が下に下がって熱源に接触します。温度の高い水と低い水との接触部で伝導による熱移動が起こっていますが別の仕組みだと思います。

トラックで一度に荷物を運ぶのと、一列に並んだ人が順繰りに荷物を手渡して運ぶのとを比べるといいでしょう。トラックに荷物を積むところと下ろす所で人の手が入ってきます。でもはっきりと違う仕組みです。

お礼

ありがとうございます。ためになります。

回答No.5

leo-ultra

＃４の方は正しいとおっしゃいますが、
「伝導伝熱は湯のみ茶碗の内側から外側でのみしか起きない」
という記述は必ずしも正しいとは思いません。

液体内でも伝導伝熱は起こるのではないでしょうか？
多くの場合、伝導伝熱は対流伝熱より効率は悪いと思いますが。

お礼

僕も皆さんの意見を伺っているうちに　おっしゃるご意見に同意する考えにいたっております。ありがとうございます。

回答No.4

toy-ut

対流伝熱は流体から固体への熱伝達（もしくはその逆）で、伝導伝熱は固体内の熱伝導なので、あなたの理解は正しいと思います。

お礼

ありがとうございます。少し、皆さんとご意見が違うようですが
いろんな意見がありますね。

回答No.3

tono-todo

熱の伝わり方は、伝導と放射の二つしかありません。

対流は伝導の変形版です。

伝導はくっついた粒子間で熱の授受をする。
対流は、温度の高い粒子熱膨張も大きいので低い粒子より密度が小さい。故に、上に移動する、上に移動した粒子はそこで新しい粒子と接触して「伝導」で熱の授受をする。
下方からドンドン新しい粒子が供給されて、温度が平準化する・・これが仕組み。
即ち、対流は水、空気のように流体間での熱授受の限られます。
湯のみ茶碗から空気への伝熱は接触により行われますので伝導伝熱です。
熱湯から、空気への伝熱も接触して発生している部分は伝熱。
この場合は、対流もあります。
熱湯が同温の水蒸気になって、空気中に飛び出します。
周辺の空気と接触しくし、空気は伝熱で温度が上がり、その空気は上に動き、上の空気と接触して温度が均一化する・・対流

お礼

ありがとうございます。伝導と対流の違いを　いろいろな説明を聞くうちに本当によく理解できてくるのを感じております。

回答No.1

daitei

簡単な説明では対流は、熱を含んだ媒体が移動して起こる、
熱の移動だと考えたらどうですか？
空気や液体は、そのものが移動して熱を運びます。
（ミクロに見れば、熱を持った液体や
気体からも、伝導や放射は起きているでしょうが、
そのことはさておいて）
媒体が動かずに物体の中で熱の移動が起きるのが伝導で、
間に媒体が無くても熱が伝わるのが
放射になると考えたら大筋であっていると思いますが・・。
普通の素人（熱を専門に扱わないという意味＝学者や研究者でない）
には、この程度の理解でも実用上は困らないでしょう。

お礼

早速のお答えどうもありがとうございました。わかりやすく　ためになりました。