200℃の空間で物体が受け取る熱量の計算

質問

200℃の空間で１ｍ四方の立方体で、
体積が１立方メートル
表面積が６平方メートル
比重が１
質量が1000キログラム
立方体の現在の温度100℃
の場合、１秒間にどれだけの熱量を受け取るでしょうか？

ケルビンの方がシンプルになるなら２７℃（300ケルビン）
の立方体が１２７℃（400ケルビン）の空間から受け取る
熱量でも大丈夫です。

ややこしい問題ですがどなたか解き方を教えてください。
まだ計算するのに必要な物性があるのならそれも
教えてください。

回答No.1

foobar · ベストアンサー

熱伝達の要素ごとに計算する必要があるかと思います。

・ステファンボルツマンの放射則を使って、400Kの周辺から輻射で入ってくる熱量と、逆に300Kの物体から周辺に逃げる熱量を計算して差をとる。

・周辺の空気(？)から100Kの温度差で入ってくる熱を計算する。（表面の熱伝達係数が必要かな）

で、これらの結果を足せば、周辺から受け取る熱量が計算できるかと思います。

お礼

どうもありがとうございます。
どういう勉強をすればいいのか、きっかけすら
わからなかったので、とても参考になりました。
勉強して問題を解いてから再度お礼を言いたいと
思います。
ちなみに実際は円柱の表面と内部の温度差
の計算に応用したいと思って質問したのですが
予想通り（？）というか必要な物性が多くて
データが集められるか不安です。（しかもブレンド・・・

回答No.2

First_Noel

＃１さまに蛇足まで補足です．

熱輻射の入出力を求めるには，その物体の反射率α，輻射率εが必要です．
物体の表面の色によっても異なります．
ステファン・ボルツマンの式で，定常状態を求めるなら時間微分は０とします．

熱伝達は，強制的に送風したりしなければ，自然対流の場合で良いと思います．
ただ非常に理想的な状態ですので，現実的には何もしなくても空気の流れが
あれば強制対流っぽくなります．
熱伝達係数が必要になります．物体周囲の環境に依存します．

物体の表面と内部の温度分布が必要ならば，物体の熱伝導率も必要です．
物体の材質や構造に依存します．

以上，３つの熱のやりとりについて，複合的に考えて，
時間変化率が０の状態が，到達する熱平衡状態です．