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位置エネルギーを熱エネルギーに換算する式とは？
2023/10/18 02:23
- 位置エネルギーを熱エネルギーに換算するには、仕事-エネルギー定理を用いることができます。
- 重量物が自重によって落下し、遠心ブレーキによって定速に落下する際には、熱量が発生します。
- 理論的に熱量の上昇を検討するためには、物体の重さ、落下距離、遠心ブレーキの機構などを考慮する必要があります。
位置エネルギーを熱エネルギーに換算する式を教えて…
2010/08/31 10:05
位置エネルギーを熱エネルギーに換算する式を教えて下さい。
位置エネルギーを熱エネルギーに換算する式を教えて下さい。
重量物を自重によってレール上にて落下させます。ラック・ピニオンにより落下時に減速機によって減速させます。更に遠心ブレーキにて定速に落下させようとしています。
その時、遠心ブレーキに熱量が発生すると思うのですが、どれくらい温度が上がるものなのか。理論的に検討したいと思い、質問させて頂きました。
よろしくお願いします。
回答 （2件中 1～2件目)
ブレーキをかけながら等速状態で落下するならば、ｍｇｈで求められる位置
エネルギー（単位はＪ）がすなわち熱エネルギーです。
ここで、ｍは物体の質量（ｋｇ）
ｇは重力加速度（ｍ／ｓ^2）
ｈは落下する高さ（ｍ）
ごく短時間の現象であれば、このエネルギーをブレーキドラムの熱容量
で割れば温度上昇が求められます。熱容量（Ｊ／Ｋ）は、ブレーキドラムの
材質の比熱（Ｊ／Ｋ・ｋｇ）にその質量（ｋｇ）を掛ければ求められます。
定常的な温度上昇であれば、発生する時間あたりのエネルギー（Ｊ／ｓ）を
求め、ブレーキドラムの放熱に関与する表面積（ｍ^2）と熱伝達係数
（Ｗ／ｍ^2Ｋ）の積で割れば温度上昇が求まります。
空気に対する熱伝達係数は、静止している物体の場合、１２Ｗ／ｍ^2Ｋ程度
ですが、ブレーキドラムの場合は、回転速度によって強制空冷される状態と
思いますので、上記値の数倍の値となるでしょう。（温度上昇として数分の
一ということ）
実際に計算する上では、熱伝達係数の見積もりが難しいところでしょう。
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動力(単位時間当たりのエネルギー)換算値により換算できます。下表を
参照下さい。位置エネルギーの変化量は機械各部の弾性エネルギーおよびギ
ヤや軸受の摩擦により発生する熱およびブレーキに発生する熱に変換されま
す。多くはブレーキに発生する熱だと思われますが、実際の状況を知るには
計測が必要かもしれません。
