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2012年4月12日 (木) 05:15時点における版

伝熱（でんねつ、英: heat transfer^[1]）とは、熱エネルギーが、空間のある場所から別の場所に移動する現象。熱移動ともいう。伝熱は、熱の移動現象を扱う工学であり、熱工学の一分野である。

伝熱の形態

温度差や温度勾配を駆動力として熱移動が起きる現象は、熱伝導、熱伝達、熱放射に大きく分類される。

この他に、相変化を伴う熱移動や、物質の濃度勾配と熱移動の関係を示すソーレー効果やデュフォー効果など、電場と熱移動の関係を表すペルチェ効果やゼーベック効果、トムソン効果などもこの伝熱現象となる。

熱伝導

詳細は「熱伝導」を参照

熱伝導は、物体の移動なく物質内でその温度勾配に比例した熱流束（単位時間に単位面積を横切るエネルギー量）を生じる現象であり、フーリエの法則として下記の式で表される。

$q=-k{\frac {dT}{dx}}$

$q$ は熱流束 W/m²、 $k$ は熱伝導率 W/mK、 $T$ は温度 K、 $x$ は位置 m。

熱伝達

熱伝達は、温度差に比例した熱移動を表すものであり、物質の流れや凝縮や蒸発、濃度の変化など、他の物理現象を伴った熱流束を表す。

$dq=h(T_{f}-T_{s})$

$dq$ は単位時間に単位面積を横切って移動した熱量 W/m²、 $h$ は熱伝達率、 $T_{f}$ は流体の温度、 $T_{s}$ は固体表面の温度。

熱放射

詳細は「熱放射」を参照

熱放射は、プランクの法則に従って、固体表面から電磁波として放出されるエネルギーであり、そのエネルギーの交換はキルヒホッフの法則などに従う。温度に関わる主なものとしてステファン・ボルツマンの法則がある。

プランクの法則は、波長範囲 $\lambda \sim \lambda +\Delta \lambda$ においての光のエネルギー W/m³は、

$E(\lambda )={\frac {8\pi hc}{\lambda ^{5}}}{\frac {1}{e^{hc/\lambda kT}-1}}$

と表せる。ここで、 $h$ はプランク定数、 $\lambda$ は光の波長、 $k$ はボルツマン定数。

この式を、光の全波長で積分したものが、

$E_{B}(T)=\int _{0}^{\infty }{\frac {8\pi hc}{\lambda ^{5}}}{\frac {1}{e^{hc/\lambda kT}-1}}d\lambda =\sigma T^{4}$

となる。この黒体の放射エネルギーが物体の温度の4乗に比例するという法則をステファン・ボルツマンの法則と言う。方向性のない熱放射は固体表面の放射率 $\varepsilon$ によって、 $\varepsilon \sigma T^{4}$ となる。2つの固体間の放射熱交換は、それぞれの固体が相手を見る立体角に関係する形態係数 $F_{1\rightarrow 2}$ などを用いて計算される。

より詳細には、固体表面はその電気電子的性質によって、波長依存性を持つ光吸収、光反射、放射、光透過などの現象の組み合わせという、複雑なエネルギー移動現象である。

脚注

[脚注の使い方]

^ 文部省、日本物理学会編『学術用語集物理学編』培風館、1990年。ISBN 4-563-02195-4。

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+{{出典の明記|date=2012年4月12日 (木) 05:15 (UTC)}}
-'''伝熱'''（でんねつ, heat transfer）とは、[[熱]]エネルギーが、空間のある場所から別の場所に移動する現象。'''熱移動'''とも。伝熱は熱の[[移動現象]]を扱う工学であり、[[熱工学]]の一分野である。
+'''伝熱'''（でんねつ、{{Lang-en-short|heat transfer}}<ref>{{Cite book|和書
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+}}</ref>）とは、[[熱]]エネルギーが、空間のある場所から別の場所に移動する[[現象]]。'''熱移動'''ともいう。伝熱は、熱の[[移動現象]]を扱う[[工学]]であり、[[熱工学]]の一分野である。
 == 伝熱の形態 ==
-温度差や温度勾配を駆動力として熱移動が起きる現象は、熱伝導、熱伝達、熱放射に大きく分類される。
+[[温度差]]や[[温度勾配]]を駆動力として熱移動が起きる現象は、[[熱伝導]]、[[熱伝達]]、[[熱放射]]に大きく分類される。
-この他に[[相変化]]を伴う熱移動や、物質の濃度勾配と熱移動の関係を示す[[ソーレー効果]]や[[デュフォー効果]]など、電場と熱移動の関係を表す[[ペルチェ効果]]や[[ゼーベック効果]]、[[トムソン効果]]などもこの伝熱現象となる。
+この他に、[[相変化]]を伴う熱移動や、物質の濃度勾配と熱移動の関係を示す[[ソーレー効果]]や[[デュフォー効果]]など、[[電場]]と熱移動の関係を表す[[ペルチェ効果]]や[[ゼーベック効果]]、[[トムソン効果]]などもこの伝熱現象となる。
+=== 熱伝導 ===
-'''[[熱伝導]]'''は、物体の移動なく物質内でその温度勾配に比例した熱流束（単位時間に単位面積を横切るエネルギー量）を生じる現象であり、[[フーリエの法則]]として下記の式で表される。
+{{Main|熱伝導}}
+[[熱伝導]]は、物体の移動なく物質内でその温度勾配に比例した[[熱流束]]（単位時間に単位面積を横切るエネルギー量）を生じる現象であり、[[フーリエの法則]]として下記の式で表される。
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+=== 熱伝達 ===
-<math>q</math> は熱流束 W/m<sup>2</sup>、<math>k</math> は熱伝導率 W/mK、<math>T</math> は温度 K、<math>x</math> は位置 m。
+[[熱伝達]]は、温度差に比例した熱移動を表すものであり、物質の流れや[[凝縮]]や[[蒸発]]、濃度の変化など、他の物理現象を伴った熱流束を表す。
-'''[[熱伝達]]'''は、温度差に比例した熱移動を表すものであり、物質の流れや凝縮や蒸発、濃度の変化など他の物理現象を伴った熱流束を表す。
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+=== 熱放射 ===
-<math>dq</math> は単位時間に単位面積を横切って移動した熱量 W/m<sup>2</sup>、<math>h</math> は熱伝達率、<math>T_f</math> は流体の温度、<math>T_s</math> は固体表面の温度。
+{{Main|熱放射}}
-'''[[熱放射]]'''は[[プランクの法則]]に従って固体表面から[[電磁波]]として放出されるエネルギーであり、そのエネルギーの交換はキルヒホッフの法則などに従う。温度に関わる主なものとしてステファン-ボルツマンの法則がある。
+[[熱放射]]は、[[プランクの法則]]に従って、固体表面から[[電磁波]]として放出されるエネルギーであり、そのエネルギーの交換は[[キルヒホッフの法則]]などに従う。温度に関わる主なものとして[[ステファン・ボルツマンの法則]]がある。
-プランクの法則は、波長範囲 <math>\lambda\sim\lambda+\Delta\lambda</math> においての光のエネルギー W/m<sup>3</sup>は
+プランクの法則は、波長範囲 <math>\lambda\sim\lambda+\Delta\lambda</math> においての光のエネルギー W/m<sup>3</sup>は、
 {{Indent|<math>E(\lambda)=\frac{8\pi hc}{\lambda^5}\frac{1}{e^{hc/\lambda kT} - 1}</math>}}
+と表せる。ここで、<math>h</math> は[[プランク定数]]、<math>\lambda</math> は光の波長、<math>k</math> は[[ボルツマン定数]]。
+この式を、光の全波長で[[積分]]したものが、
-と表せる。ここで <math>h</math> は[[プランク定数]]、<math>\lambda</math> は光の波長、<math>k</math> はボルツマン定数。
-この式を光の全波長で積分したものが
 {{Indent|<math>E_B(T)=\int_0^\infty\frac{8\pi hc}{\lambda^5}\frac{1}{e^{hc/\lambda kT} - 1} d\lambda = \sigma T^4</math>}}
+となる。この[[黒体]]の放射エネルギーが物体の温度の4乗に比例するという法則をステファン・ボルツマンの法則と言う。方向性のない熱放射は固体表面の[[放射率]] <math>\varepsilon</math> によって、<math>\varepsilon\sigma T^4</math> となる。2つの固体間の放射熱交換は、それぞれの固体が相手を見る[[立体角]]に関係する[[形態係数]] <math>F_{1\rightarrow 2}</math> などを用いて計算される。
+より詳細には、固体表面はその電気電子的性質によって、波長依存性を持つ[[光吸収]]、[[光反射]]、放射、[[光透過]]などの現象の組み合わせという、複雑なエネルギー移動現象である。
-となる。この[[黒体]]の放射エネルギーが物体の温度の4乗に比例するという法則を[[ステファン・ボルツマンの法則]]と言う。方向性のない熱放射は固体表面の[[放射率]] <math>\varepsilon</math> によって、<math>\varepsilon\sigma T^4</math> となる。2つの固体間の放射熱交換は、それぞれの固体が相手を見る[[立体角]]に関係する[[形態係数]] <math>F_{1\rightarrow 2}</math> などを用いて計算される。
+== 脚注 ==
-より詳細には、固体表面はその電気電子的性質によって波長依存性を持つ[[光吸収]]、[[光反射]]、放射、[[光透過]]などの現象の組み合わせという複雑なエネルギー移動現象である。
+{{脚注ヘルプ}}
+{{Reflist}}
+<!-- == 参考文献 == {{Cite book}}、{{Cite journal}} -->
 == 関連項目 ==
+{{Commonscat|Heat transfer}}
 * [[熱工学]]
 * [[フーリエの法則]]
 * [[ニュートンの冷却の法則]]
+* [[対流]]
+<!-- == 外部リンク == {{Cite web}} -->
-[[Category:熱|てんねつ]]
+{{デフォルトソート:てんねつ}}
+[[Category:熱]]
 [[af:Warmteoordrag]]