放射による熱伝達

暑い日に黒い服を着たり、日中に運動したりすると、どんな感じがしますか?白い服を着たときと比べてみてください。日中に黒い服を着ると、すぐに暑く感じます。なぜでしょうか?朝の太陽と地球の距離は、正午や夕方の太陽と地球の距離とほぼ同じです。では、なぜ朝と夕方は涼しく、午後は暑いのでしょうか?これらの質問への答えは、 放射による熱伝達.

放射による熱伝達は 熱伝達 電磁波の形で伝わります。放射による熱伝達の例としては、ストーブの近くにいるときの体の温かさや、太陽から地球への熱伝達などがあります。太陽は スーフ 太陽の温度は高く(約6000ケルビン)、地球の温度はそれよりも低い。太陽と地球の温度差は、 太陽(高温)から地球(低温)へ熱が移動します。もし太陽から地球への熱伝達に、伝導や対流のように中間媒体が必要であれば、熱は地球に到達できません。真空(あるいはほぼ真空)を通過しなければならないからです。太陽からの熱供給がなければ、生命はエネルギーを必要とするため、地球上に生命は存在し得ません。

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放射による熱伝達のもう一つの例は、炎の近くにいるときに感じる熱です。私たちが感じる熱は、炎によって空気が過熱されることによって引き起こされるわけではありません。前述したように、熱い空気は膨張して密度が低下します。その結果、密度が低下した空気は水平方向ではなく、垂直方向に上昇します。炎の近くにいるときに体が温かく感じたり熱く感じたりするのは、熱が炎(高温)から私たちの体(低温)へと放射によって伝達されるためです。

放射による熱伝達は、 伝導による熱伝達 ダン 対流による熱伝達伝導と対流による熱伝達は、温度の異なる物体が接触したときに起こる。一方、放射による熱伝達は、接触がなくても起こり得る。 

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放射熱伝達の公式

放射による熱伝達速度は、物体の表面積と絶対温度(ケルビン単位)の4乗に比例することがわかっています。表面積が大きい物体は、表面積が小さい物体よりも熱伝達速度が大きくなります。同様に、たとえば2000ケルビンの物体の熱伝達速度は2です。4 これは、1000ケルビンの物体の16倍に相当する。この結果は、1879年にヨーゼフ・シュテファンによって発見され、約5年後にルートヴィヒ・ボルツマンによって理論的に導き出された。

放射による熱伝達 - 1説明:Q = 熱量、t = 時間、A = 物体の表面積 (m²)2T = 物体の絶対温度 (K)、e = 放射率 (0 から 1 の範囲の値をとる無次元数)、5,67 x 10-8 W /メートル2.K4 (普遍定数。ステファン・ボルツマン定数とも呼ばれる)Q/t = 放射による熱伝達率またはエネルギー放射率

暗い表面(黒色)を持つ物体は放射率が1に近く、明るい表面を持つ物体は放射率が0に近くなります。物体の放射率が大きいほど(eが1に近いほど)、その物体から放出される熱量は大きくなります。逆に、物体の放射率が小さいほど(eが0に近いほど)、放出される熱量は小さくなります。つまり、暗い表面(黒色)を持つ物体は、明るい表面(白色)を持つ物体よりも一般的に多くの熱を放出すると言えます。

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放射率の大きさは、物体が熱を放出する能力だけでなく、他の物体から放出された熱を吸収する能力も決定します。放射率が1に近い物体(暗い物体)は、放出された熱のほぼすべてを吸収します。反射されるのはごく一部です。逆に、放射率が0に近い物体(明るい物体)は、放出された熱をほとんど吸収しません。熱の大部分は物体によって反射されます。放出された熱をすべて吸収する物体は、放射率が1です。このタイプの物体は「黒体」と呼ばれます。黒体という用語は、物体が黒いことを表すのではなく、物体が放出された熱をすべて吸収する能力を表します。

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