熱の伝わり方

質問

スピンドル油中にヒーターの入った鉛直円柱を設置し、加熱し温度を測定しました。温度が定常状態に達するまでの間、ヒーターからの放熱量とスピンドル油への伝熱量の関係は、熱の移動・蓄積とエネルギー保存を考えると、どのようになっているのかわかりません。
　また、定常状態に達しても、ヒーターからの放熱量とスピンドル油への伝熱量は、完全に等しくならないのはなぜなんですか？これは熱の移動とエネルギー保存が関係あるようなんですが・・・

回答No.1

acacia7 · ベストアンサー

ヒーターが完全に油に包まれているならばヒーターの放熱量は全量油に伝熱されていなければなりません。
でなければヒーターの温度が上昇し続けることになります。

非定常時の温度分布はヒーター温度が一定としても、
油の温度がヒーター近傍から離れるにつれて低温になる様な温度分布の山になるはずです。
ヒーター中心からの距離によって考えてみれば、
ドーナツ状の等温領域ができ、その領域について
内側からの熱流入と外側への放熱、温度上昇としての内部エネルギーの上昇でエネルギー保存がなりたちます。

定常時もヒーターを中心とした温度の山になりますが、
ドーナツ状の温度が「定常」なので油への放熱量は
油から外部への放熱量と等しくなっているはずです。

ヒーターの放熱量と油への伝熱量が食い違うのは
油以外のところへ熱が伝わっているか、ヒーター自体が熱を溜め込んでいる以外にはありません。
そうでない場合は油が内部に熱を溜め込みつつある状態で、定常ではないということです。

回答No.2

elaborater

こんにちは。
スピンドル油の油面から空気ヘ、または油槽となっている容器ヘ放熱されているのではないでしょうか？

例えば水冷エンジンの放熱は冷却水以外にも、エンジン表面から空気に放熱している部分があります。
周囲の温度によってもそのの割合は変わってきます。