熱伝導率の測定で

質問

熱伝導率の測定はすごく困難な事ですが、なぜ困難なのでしょうか？

回答No.1

siegmund · ベストアンサー

困難かどうかは「何と比べて」でないと意味がないと思いますが，
似たような量の電気伝導率と比べてみましょう．

まず，電気に比べて熱は漏れやすいことがネックです．
固体で，電気伝導率のいいものと悪いもの(要するに，導体と絶縁体)は
10の20数乗の違いがあります(超伝導は除く)．
一方，熱伝導率の方は10^5程度の違いです．
つまり，測ろうとしているもの以外への熱の漏れは電気の場合に比べて
桁外れに大きい．
さらに，熱は輻射によっても逃げますが，電気はそんなことは通常ありません．

熱伝導率は温度差と熱流の測定から得られます．
電気伝導率だったら電位差と電流ですね．
問題は熱流計です．
電流計は電流の磁気作用を利用してなかなか精密なものがありますが，
熱流は磁気作用に相当するものがありませんので，
原理的に熱流計という装置自体がむずかしい(もちろん売っていますが)．
実際，熱流計を設置して熱流を測ること自体がかなり難しい作業のようです．
ちょっとした不適切なことが熱量測定値の大幅な違いになるようです．
電流計はそれほどシビアではありません．

他にもあるかも知れませんが，すぐ思いつくのはこんなところです．

補足

今回熱伝導率を求めるために三つの温度が定常になるまで測定しました。結局定常にならなかったわけですが（というか全然三つの温度は一定になりませんでした）これはやはり熱が逃げていくからですか？わかりましたら教えて下さい。

回答No.3

noname#2627

要求される測定精度がどの程度なのか？　によって困難・容易の判断もできますが。。。

一般に、固体の方が気体や液体より測定が容易です。後者の測定が困難な理由（熟練を要する理由）として、対象物質を加熱すると温度が上昇し、対流が発生するため熱伝導と対流で除熱される結果、測定誤差が大きくなることが挙げられます。

回答No.2

siegmund

状況がよくわからないので抽象的な答しかできませんが，
熱は必ず逃げていきます．
逃げて行かなくて入ってくる一方だったら，
いくらでも熱が貯まって際限なく温度が上がってしまいます．
入ってくる熱と逃げていく熱とが等しくなったところで
温度は一定になります．
周囲との温度差が大きくなると逃げる熱の量も大きくなりますので，
どこかでバランスが取れるわけです．

温度が一定にならないのは，熱が逃げるからではなく，
十分時間が経過していない，
あるいは周囲の状況が変化しているため入ってくる熱や逃げてゆく熱自体が
時間的に変動しているから，
こういうことでしょう．