外気と物体温度の関係

質問

お世話になります。

外気温度が２０℃の時、物体の温度が１５℃とします。
この物体は、外気温度が３０℃のとき、単純に

１５＋（３０－２０）＝２５℃

で、２５℃でしょうか？
これだと間違っている気がしたので質問させていただきました。

間違っているようでしたら、計算方法教えてください。
よろしくお願いします。

回答No.3

propon2334 · ベストアンサー

こんにちは。

結論から言うと違います。
物体の大きさ、熱伝導係数、比熱によって変わってきます。

詳しく説明しますと熱の移動はフーリエの式という微分方程式に則って挙動します。すなわち１５℃の物体は３０℃の外気に暖められて物体の外側と内側で温度分布を生じます。この分布の大きさはその物体の熱伝導係数により変化します。金属のような熱をつ伝えやすいものの場合物体の温度は全体が常に一定と近似でき（ニュートニアン冷却とか言います）ますが、この場合も温度は１５＋（３０－２０）＝２５℃とは言えません。なぜなら物質によって比熱（その物体を１℃上昇さえるのに必要な熱）は異なるためです。
「熱」は系で保存されますが、「温度」は物質の比熱に依存しますのでご注意ください。

お礼

回答有難う御座います。

なるほど熱伝導について勉強が必要ですね。
冷却の法則についてはわかってきたんですが。。

回答No.2

Scull

外気温が20度の時、物体の温度が15度だとしても「それは何も表さない」ので、何も計算できません。

といいますのは条件からは「熱平衡ではない事」が判りますので、外気か物体の温度が「変化中」なのです。気温が上がっているのか下がっているのか、物体の温度が上がっているのか下がっているのか。
ただ、回りから何の影響もなく、気温が20度であり続け、物体が15度であり続ける事だけはありません。こういう温度差がある時には物体と外気は熱エネルギーを交換して「熱平衡（どちらも同じ温度の状態）」になりますから。

お礼

回答有難う御座います。

変化中なのに気づいていませんでした。
ただ単に温度を測っていただけでしたので（・д・;）

回答No.1

NNori

物体によると思います。
たとえば物体が鉄の球であれば、ある時１５℃でも外気２０℃でさらしておけば２０℃になります。
物体が常に外気温度よりも５℃低くなるような放熱機構を備えているのであれば、３０℃の外気にさらすと２５℃でしょう。（でもそんなのあるのでしょうか？）
あるいは物体が生物で体温を１５℃に保つようであれば、外気が３０℃でもきっと１５℃をキープするでしょう。

お礼

回答有難う御座います。

気温と川の温度が違うことがあったので勘違いしておりました。
川も上流で温度が違ったりすれば変わりますね。

勉強になりました。