熱伝導率について

質問

金属などで熱伝導率が高い物質はマイナス側（氷点下）になる時も

熱伝導率が高いほうがより早くその物質が冷えるのでしょうか？

よろしくお願いいたします。

回答No.6

foobar · ベストアンサー

早く冷える（や温まる）かどうかは、＃５さん回答にあるように、熱伝導率だけでなく比熱にもよるのと、もう一つ、冷媒（や加熱媒体）との熱伝達率にも依存します。
冷媒などとの熱伝達が悪いと接触面付近で強い温度勾配がついてしまい、物体の熱伝導率が高く（＋比熱が小さく）てもあまり早く冷えなかったりします。（物体はほぼ同じ温度になって、接触面で温度差が付いているような状態になります。）

（冷媒との熱伝達が非常によくて温度差が生じずに）物体表面が変わらない（あるいは同じ）＋比熱が等しいなら、熱伝導率の高い物質の方が中心まで暖まりやすく冷めやすい（均温化しやすい、というほうが適切かも）ということになります。

逆に冷媒との熱伝達があまりよくないときには、表面温度を見ると熱伝導の悪い物質の方が表面温度は下がりやすい（熱伝導が高い物質だと中心付近から十分な熱が供給されやすいので表面温度が下がりにくい）という状況にもなります。（熱伝導が悪いと物体内部での温度勾配が付きやすいのに対して、熱伝導が良いと物体内部での温度勾配が付きにくい）

回答No.5

ojisan7

>熱伝導率が高いほうがより早くその物質が冷えるのでしょうか？

そうです。だいたいそんな傾向はあります。しかし、早く冷えるかどうかというのは、温度の時間変化に着目しているのですから、熱伝導率ではなく、温度拡散率で考えるのが妥当でしょう。
温度拡散率が高いほうがより早くその物質が冷えるということです。
（金属が空気などの異種の物質と接して冷却される場合には、ニュートンの冷却の法則で考えた方がよいですね。）

温度拡散率は物質の熱伝導率や比熱等に依存します。また、熱伝導率や比熱は温度に依存します。金属の場合熱伝導率は電気伝導度とも関係があります。また、厳密には、比熱も格子比熱（Debye比熱）だけでなく電子比熱も考慮しなければなりません（実際は無視できる場合が多い）。ということで、厳密に考察すると、金属の熱伝導は結構、複雑な現象です。

回答No.4

sanori

１行書き忘れました。

以下を追加させてください。

「それは、０℃の上か下かを問わず、同じことです。０℃というのは、金属とは関係なく、単に水が凍る温度を基準にしたものですから。」

回答No.3

sanori

こんばんは。

そうです。
たとえば、熱伝導率が高い金属に冷たいものを接触させると、
熱が金属から冷たいものに移動しますが、
熱伝導率が高いと、接触部分の温度が下がるや否や、
その部分に金属のほかの部分から新たに熱が速く供給されますから、
供給した部分の熱は奪われ、
結果的に、金属の温度は速く下がります。

以上、ご参考になりましたら。

お礼

sanori様

ご回答ありがとうございました。

熱が上昇することについては色々見つけたのですが下がる方についてはわからなくて専門的な知識が無く困っていました。

ありがとうございました。

回答No.2

takimagu

その通りです。
温度を示す　℃（摂氏）　は人間が0℃が水の凝固点となるように勝手に決めた指標です。物理的に意味のある絶対温度（T）は

T=273.15+摂氏温度
単位はk　（ケルビン）

です。というわけで、基本的に「温度が氷点下を下回ると熱伝導率が高いほうがより遅くその物質が冷える」ということはないです。
これは熱伝導率の定義からも明かです。

ただし、温度が非常に低くなると、物質の熱伝導率が変化することはあり得るので注意が必要です。

お礼

takimagu様　

迅速でわかりやすい回答で本当に助かりました。

最後の一文もとても参考になりました、ありがとうございます。

ありがとうございました。

回答No.1

Cupper

その通り