比熱と熱伝達係数の違いとは？

１．教科書などからの定義は次のとおりです。

?比熱（J／(kg・K)）：単位質量（１ｋｇ）の物体を単位温度（１K）上昇させるに必要な熱量をいう。

?熱伝導率（W／(ｍ・K)）：物体内の熱移動の良否を表す量である。物質の構造に関係し，気体，液体，金属の順に大きくなり，温度や圧力によって変化する。

?熱伝達率（W／(ｍ^2・K)）：壁面とそれに接して流れる流体との熱交換の良否を表す量である。熱放射による熱量は含めない。


２．熱はエネルギーの一つなので，ここでは，比熱，熱伝導率及び熱伝達率の単位をエネルギーの単位J（熱量）に統一して考えてみます。
　１J＝１W・ｓ＝１N・ｍなので，それぞれ次のようになります。

?比熱：J／(kg・K)
?熱伝導率：W／(ｍ・K)＝J／(ｓ・ｍ・K)
?熱伝達率：W／(ｍ^2・K)＝J／(ｓ・ｍ^2・K)


３．分母の単位が同じになったので，それぞれの意味は次のように考えることができます。

?比熱：１ｋｇを１K伝えるための熱量
?熱伝導率：１ｓ間に１ｍ後流へ，１K伝えるための熱量
?熱伝達率：１ｓ間に１ｍ^2の面積から，１K伝えるための熱量


４．相互の関係
これらの係数は，自分が何を計算したいかで使用方法が異なります。これらは単独で使用することは，まずありません。実際の状態は，理想状態とは異なるからです。
例えば，ヤカンで水を沸騰させるときの熱量を計算する場合には，水の比熱はもちろん使いますが，燃えているガスからヤカン外壁への熱伝達，ヤカン単独の熱伝導，ヤカン内壁から水への熱伝達，ヤカン外壁からの熱放射と熱伝達，というように実際には複雑になります。

＞比熱は時間に関係なく、単位重さあたりを１℃上げるのに必要な熱量。
熱伝導率は、単位時間あたりに単位長さを流れる熱量。
と言うことでしょうか？

そのとおりです。


＞ならば、熱伝達係数と密度がわかれば、比熱を計算で算出することが出来るのでしょ
うか？

　　計算できないのではないでしょうか。比熱は一つの物体の温度上昇傾向を表しますが，熱伝達係数は一つの物体と他の流体の両者によって決まる値で，流体が奪う熱量です。

お礼

2005/01/12 22:08

ご教授、ありがとうございました。
スッキリしました。
熱に関しては、非常にわかりずらく（個人的に＾＾；）、困っておりました。
親切な回答に大変感謝いたします。
いや、世の中、頭の良い人がいるんだな、なんて思いました。

質問者