放散熱量について

質問

自分の学んでいる分野と違って困っています。
アルミ缶（厚さ1mm）に水を入れて30℃にします。そのアルミ缶に断熱材として発泡スチロール（厚さ10mm）を巻いて1時間放置した場合、外に逃げる熱量をどのように求めればいいでしょうか？計算式を教えてもらいたいです。
外気温は20℃、アルミ缶の表面積x、発泡スチロールの表面積y、アルミ缶と発泡スチロールの熱伝導率はそれぞれA,Bとして計算できますでしょうか？他に計算に必要な値があれば追加していただいて、よろしくお願いします。

回答No.1

sanori

こんにちは。

微分方程式を立てて解くことになります。
詳しく説明できませんが、ご質問文にある情報だけだと計算できないことだけは確かです。

まず、水と外気は対流しますから、そこがものすごく複雑です。
「流体力学」という、いかにもかっこいい名で呼ばれていながら、実は経験式だらけという世界です。

そこから逃げて、水と外気を固体と見立てて計算する手もありますが、その場合も、水の熱伝導率が必要となります。ただし、現実とはかけ離れた計算結果になると思います。
水、発泡スチロール、外気の密度や比熱も必要だと思います。

なお、アルミ缶は熱伝導が極めて速く、熱容量も小さいので、缶と水の接触部分の温度が場所によって変わらないという前提では、アルミの存在を無視して、水と発泡スチロールは、じかに接触していると考えて良いです。

私が答えられるのは、これぐらいです。