こんにちはゲストさん。会員登録(無料)して質問・回答してみよう!

解決済みの質問

金属表面から外気への熱放射

熱放射は空気が無くても起こります。金属表面から外気への熱放射(放熱)量を計算する時、シュテファンボルツマン係数x(金属表面温度^4 - 外気温^4)x表面積で計算できます。このとき、熱放射によって放熱した熱量は何に伝わるのでしょうか?熱放射は空気の存在と関係なくとも外気に伝わるのでしょうか?

投稿日時 - 2019-09-08 12:29:13

QNo.9654579

困ってます

質問者が選んだベストアンサー

No2追伸です
大気中での冷却(空冷)なら殆どが空気への熱伝導だと思うので、放射熱は考慮するほどでもなくたぶん桁が違います。対流による熱移動(伝導)での放熱と放射(輻射)による放熱(エネルギー拡散)は考え方が違います。
同じ温度の金属片を並べた場合、相互に輻射を受けるので放射による金属片への熱移動=放熱はありませんが、気温との差があれば熱伝導による外気への熱移動は起こります。
また、金属片に温度差があるかもしくは他方の金属片が存在しなければ、気温との差がなく熱伝導での放熱がなくても輻射によるエネルギー拡散=エネルギー低下=温度低下が起こります。
※厳密には、温度低下分だけ外気から熱量を奪って外気と同じ温度になり、外気と共にに温度が下がっていきます。つまり、温度を維持するためには、熱輻射で失われた熱量分だけ外気を加熱する必要があります。

つまり、ご質問の外気への熱放射とは、検体と外気との温度差で発生する空気の対流による放熱であり、媒体は空気なのでそれに伝わります。外気温と温度差がない場合には、熱伝導による放熱は起こりません。ここで『放射』という言葉を使うとややこしくなります。

対して純粋な熱放射は、放熱ではなく放射であり空気を媒体としないので宇宙空間でも適用できます。太陽からの恩恵は放熱ではなく放射です。
もし、地球の表面温度が6000℃なら太陽からの恩恵はありません。太陽光線(熱線)は全反射するような感じになります。当然、太陽と地球の間に外気はないので、放熱とは次元の違う話です。

外気温=空気の温度 で間違いないです。
30℃は空気の温度です。
ただし『放射』は違う話です。

投稿日時 - 2019-09-10 22:39:09

補足

 ご回答ありがとうございます。放射というものがどういった熱移動の形態なのかは皆さんの回答および各種資料から納得いたしました。しかしながら、まだ曖昧なところがあるのは申し訳ない限りです。

 表面温度が200Cから外気に向けての放熱は対流伝熱+放射(輻射)であると化学工学の教科書に記載されていました。ゆえに、上記ご回答の対流伝熱は考慮すべきです。それに加えて熱い金属表面から外気(空や地面)向いた放射というエネルギー拡散による放熱もあると。外気へ向いた放射をどう数式で表現すべきか、質問に記載した式でよいのか??というのが疑問でした。空気には放射しないのに外気温度への放射ってどういうこと??と悩んでいました。
 皆さんの回答から、放射量を計算するために外気温の温度をもった何かしらの物体への放射を仮定しているのだと”思います”。空への放射、水分子、CO2、周辺建造物などなどへの放射。これらへの放射をどう数式で仮定するか…。確かに”仮定”として外気温を持った物体に放射すると一括りに考えることで放射量(放熱量)を計算できます。実際に、放射の計算に外気温を仮定して放熱量として計算したときの表面温度は実測に比較的近いです(実測の方が低いですけど)。ゆえに熱い金属面から外気への放熱としてシュテファンボルツマン係数x(金属表面温度^4 - 外気温^4)x表面積とするのは放熱量を計算するのに悪くないのであろうと"思います”。

 曖昧な理解ではありますが、今回の質問は上記のように納得して本質問を〆させていただきます。あらためまして、ご回答ありがとうございます。
 

投稿日時 - 2019-09-11 02:55:10

このQ&Aは役に立ちましたか?

0人が「このQ&Aが役に立った」と投票しています

回答(5)

ANo.4

金属表面からの放熱には外気温として温度を決めて計算します(するそうです)。
間違いです、外気温で計算するのは熱伝導を計算する場合です。
熱輻射は透明(赤外線的に)な物は暖めません。
ですから通常の電球や赤外線ストーブは離れていても暖かく感じます。
熱輻射は真空中や空気中を透過して、全周囲の対面する物体を直接暖めることになります。
赤外線反射板を置くと反射板はあまり熱くならずに反射します。
http://www.yatsuha.com/products/detail.php?product_id=276

投稿日時 - 2019-09-09 08:12:44

ANo.3

 金属表面から外気への熱の移動は放射ではなく熱伝達なので高温側と低温側の温度差によって移動するエネルギ量が変わります。この状況下では放射によるエネルギの移動は相対的にわずかのはずです。でなければ魔法瓶が似非科学と呼ばれているはずですよね。

投稿日時 - 2019-09-09 06:32:19

ANo.2

伝わるのではなく輻射によるエネルギーの移動です。電磁波…赤外線です。多少は外気に吸収されます。

投稿日時 - 2019-09-08 14:00:41

補足

放熱計算に外気温を使います。外気温というと外気(空気)の温度を想像してしまい、赤外線によるエネルギー移動としてもなぜ外気温を指定するのか理論的に理解できておりません。この30Cが空気の温度でないとすると、何の30Cに向かってエネルギー移動しているのでしょうか?

投稿日時 - 2019-09-08 23:28:58

ANo.1

 太陽のエネルギがエーテルや空気の存在なしに地球に到達するように赤外線を含む光エネルギとして放射されますね。

投稿日時 - 2019-09-08 13:33:09

補足

家屋の屋根であれば、その屋根に向かって太陽からの輻射によるエネルギー移動があると。そして、そのエネルギー移動量は屋根の表面温度を使って計算すると。
一方で、金属表面からの放熱には外気温として温度を決めて計算します(するそうです)。たとえば30Cを指定したとき、30Cの空気への輻射でなければこの30Cは一体何を対象にしているのでしょうか?

投稿日時 - 2019-09-08 23:40:26

あなたにオススメの質問