熱の伝わり方(伝熱の仕方)の種類

熱の伝わり方(伝熱の仕方)の種類

 
このページでは、熱の伝わり方(伝熱の仕方)の種類について解説しています。

 

 

熱の伝わり方(伝熱の仕方)

熱の伝わり方は大きく分けて

 

・伝導伝熱(熱伝導)
・対流伝熱
・放射伝熱

 

の3つに分けることが出来ます。

 

①伝導伝熱(熱伝導)

 

物質は分子や原子等から構成され、分子や原子は並進、回転、振動といった熱運動のエネルギーを
持っています。

 

分子や原子レベルの熱運動エネルギーは高温の物体の方が高く、
この分子や原子レベルの熱運動のエネルギーが高い方から低い方、
つまり高温の物体から低温の物体に伝搬する熱の伝え方を熱伝導や伝導伝熱と呼びます。

 

 

伝導伝熱を利用している身近な例として、フランパンでの料理が挙げられます。

 

フライパンの下面に熱を加えると上面に熱が伝わり、さらに料理する品へと熱が伝わる現象が
この熱伝導(伝導伝熱)に当たります。

 

 

②対流伝熱

 

伝導伝熱のように原子、分子レベルの熱運動エネルギーが伝搬するだけでなく、
熱の移動が起こる対象物の周辺の流れによる熱の移動も起こります。

 

この流れによる熱の移動のことを対流伝熱と呼びます。

 

一般的に、対象物の周辺が気体や流体であり、そこで気体や流体の流れができると
この対流伝熱による熱の移動が起こります。

 

 

身近な例としては、金属製の鍋に水を入れ、下からガスコンロで熱をかけるとします。

 

すると、まず①伝導伝熱により熱が伝わり、金属鍋、そして水が温まり始めます。

 

水は高温の方が軽い(密度が低い)という性質があるため、
暖められた鍋の底近傍の水は上昇し、暖められてない表面付近の水は思い(密度が高い)ため、
下降するという流れができます。

 

上記の流れは対流の中でも自然にできる対流のため自然対流と呼び、自然対流による伝熱を
自然対流伝熱と呼びます。

 

また、扇風機や外部ポンプなどにより強制的に流れ(強制対流)を作り、この強制対流による
伝熱のことを強制対流伝熱と呼び、区別されます。

 

上述した金属鍋中の水の例のように、①伝導伝熱や②対流伝熱は一つで起こることは少なく、
組み合わさることが多いです。

 

 

③放射伝熱(輻射伝熱)

 

熱伝導や対流では熱が物体を介して移動するのに対して、放射伝熱(輻射伝熱)は
電磁波を介して熱が移動する伝熱方法です。

 

可視光や赤外領域における電磁波を介して、熱エネルギーがエネルギーの高い方から低い方へ、
光速で直接移動する現象とも言えます。
(固体や液体、気体は電磁波を発生しています)

 

太陽の光を浴びると温かく感じるのも、この放射伝熱によるものです。

 

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