なぜ軽い石より重い石の方が温度が上がりやすい？

質問

お世話になります。

「実験」
　ダイヤモンドカッターで切断した比重の異なる岩石を、切断面を太陽に向けて並べます。表面温度の経時変化を放射温度計で観測します。

「結果」
　比重の大きい岩石の方が，比重の小さい岩石よりも，表面温度の上昇量が大きくなります。岩石を風乾した状態で実験しても，濡らしてから実験しても，同じ傾向が認められました。

「質問」
　なぜ，比重の大きい岩石の方が，温度が上がりやすいのでしょうか？

回答No.4

noname#11476 · ベストアンサー

1)岩石の光の吸収係数が異なる。
　平たく言うと白い紙と黒い紙では温度上昇が違うのと同じこと。

2)岩石の比熱が異なる。
　同一材質ではないのであれば当然比熱は異なります。
　岩石に含まれる成分の違いが原因です。

3)熱伝導率の違い
　熱伝導率が高いほうが全体に熱が行き渡るので加熱面の温度は下がる。

4)熱容量の違い
　比熱に関係しますが、その重量又は体積も含めて計算した熱容量の値が異なれば当然熱容量の大きいほうの岩石の温度は低い。

お礼

ありがとうございます。
1)については、比重の異なる対象物の表面の色を同じにして、比較・検討しました。色が同じかどうかは、反射スペクトルで確認しました。赤、緑、黒、黄、白で実験した結果、色の吸収率の影響は確かにありましたが、比重の違いの方が大きいことが分かりました。
２）については、確かにあるかもしれません。しかし、安山岩、砂岩、花崗岩、凝灰岩、硬質なレンガ、モルタルで、この実験を行いました。岩種の違う、すなわち材質の違う供試体をひっくるめて、比重と温度上昇量に正の相関があるので、材質の違いは小さいだろうと思っています。もう少し検討が必要かも・・・・
３）岩石は、空気、水、鉱物で構成されているので、それぞれの熱伝導率がどのように、影響するのかが、頭の中で整理しきれていません。でもこの方向で、説明できるように努力するほうが良いということですね？
４）は３）と同じく、空気、水、鉱物の関係をうまく考えてやれば良さそうですね。４）の方が空隙、水の量比で考えれば良さそうなので、がんばって概算の熱容量というものを計算してみたいと思います。

ちなみに、いろいろな物質の比熱や熱容量が一覧になっているような資料ってあるんですかね？？

回答No.3

timber

素人考えですが。
比重が軽い＝中がスカスカ＝中に空気が多く含まれていると考えると、
熱の伝わりにくい空気を多く含むため温度上昇が遅いのでは。
あとは、中がスカスカ＝表面積が多いため、
放熱量が多くなり温度が上がらないとか。

お礼

ありがとうございます。
私もそのあたりで説明しきれないか考えているのですが、空気は熱が伝わりにくいと考えれば、表面で吸収した熱が岩石内部に逃げていかないので、温度があがりやすくなるのではないか？とか考えているうちに頭がクルクルパーになってしまいます。
表面積が大きいので・・・は、＃４の人のご返信と合わせて、うまく説明できるか、考えてみたいと思います。

回答No.2

noname#148473

岩の表面の色や反射率はまったく同じなのでしょうか？

もし、色や反射率が違うのでしたら、
当然色の濃いほうが表面温度が上がりやすいと思うのですが。

お礼

私も最初は反射率というか吸収率の違いが効いているのかと思ったのですが・・・それだけではなさそうなので・・・
供試体は二つだけでなく，１６個利用しています。
色はばらばらです。
反射スペクトルも観測しています。反射率の大小も多少は影響していることは確かですが、それ以上に、比重との関係が大きいので、比重（密度）の違いが効いていると考えています。

ありがとうございます。

回答No.1

akubihime212

単純に、密度が高いので、放熱量が違うのではないのでしょうか？
まったく、自信はありませんので、無視しただいてかまいませんが・・

お礼

ありがとうございます。