温度上昇について

質問

ある物体に一定の熱量を加え続けると、最初は急激に温度は上昇しますが、だんだんその傾きは緩やかになると思うのですが、これはなぜですか？教えてください。

回答No.3

siegmund · ベストアンサー

zoh さん，ikkyu3 さんの回答の趣旨の通りです．

断熱的実験の場合は別にしまして，
対象となる物体は環境温度の中にあります．
したがって，この物体に熱を加えて温度が上がりますと，
周囲に熱が流れていくことになります．
で，加え続けられる熱と周囲に逃げる熱が等しくなったところで
物体の温度が一定になります．
つまり加熱と冷却のバランスで最終的温度が決まります．

冷却はかなり複雑な機構で，ikkyu3 さんが書かれているように
伝導，対流，放射(輻射)によるとされています．
現象論的(経験的)には，物体の温度と周囲の温度との温度差に比例して
熱が逃げていきます．
これをニュートンの法則と称しています．
ただし，両者の温度差が余り大きくないときに限ります．
つまり，物体の温度を T，周囲の温度を T0 としますと
逃げていく熱は単位時間あたり a(T-T0) です．
a は定数で物体や周囲の状況によります．

一定の熱を加え続けるのですから，これを単位時間あたり q としましょう．
そうすると，物体に入る熱が q，出てゆく熱が a(T-T0) ですから，
正味の入り分は q - a(T-T0) で，T が大きくなるに従ってこの正味分は
減っていきます．
こういうわけで，T が大きくなるに従って温度上昇の割合が緩やかになってゆき，
q - a(T-T0) = 0 になるような T で，物体の温度はもう変化しなくなります．

この考えで微分方程式を立てるなどすると，
T の時間変化の具体的関数形などもわかりますが，
必要でしたら補足下さい．

お礼

大変丁寧な回答ありがとうございました。私が知りたかったズバリの答えで嬉しかったです。今後もよろしくお願いします。返事が遅れてすみませんでした。

回答No.2

ikkyu3

放熱は、伝導，対流および放射による熱の伝達で行われますが、いずれも温度が上がるほど活発になるからだと思われます。
その結果、一定の温度上昇で安定する性質があります。

お礼

ありがとうございます。お礼の返事が遅れてすみません。

回答No.1

zoh

物体の温度が上がると、放熱量も大きくなるからではないでしょうか？

お礼

ありがとうございました。返事が遅れてすいません。