熱伝導 (伝導伝熱)

熱伝導 (伝導伝熱)

熱伝導とは、物質の中で熱が伝わる(移動する)ことである。熱の伝わりやすさには物質によって異なる(熱伝導率)。


熱伝導率

熱伝導率は、物体の中の熱の伝わりやすさを示す数値である。物質によって熱の伝導率が異なり、熱が伝わりにくい物質は断熱保温性能がいいといえ、熱が伝わりやすい物質は放熱性能がよい、といえる。一般に、金属>非金属>液体>気体となる。特に真空状態では、熱伝導率が0となり、断熱効果が日常品(魔法瓶など)に利用されている。

物質名    熱伝導率 (W/m・K)   
427
398
315
アルミニウム 237
鉄(純) 80.3
炭素鋼(S35C) 43
ステンレス鋼(304) 16
氷 (273K) 2.2
0.61
水素 0.181
空気 0.026

熱伝導

熱伝導は次式で表される。ここでは板厚を想定している。時間が長く、熱源と表面積が大きいほど熱は伝わりやすく、板厚が大きいほど熱が伝わりにくくなる。

熱流束

熱流速(フーリエ法則)

温度伝導率(温度拡散率・熱拡散率)

温度伝導率(温度拡散率・熱拡散率)とは、温度の伝わりやすさで、熱伝導率λを密度と定圧比熱Cpで割った値と定義される。この値が大きいほど温度の変化はしやすくなる。

定常熱伝導・非定常熱伝導

  • 定常熱伝導:熱の伝わり方が常に一定で、温度分布も時間によって変わらない
  • 非定常熱伝導:熱の伝わり方が時間とともに変化し、それによって温度分布が一定でない