チタン鍋はどうして速く沸くんですか。

質問

チタンでできた鍋やフライパンに興味があり、ネットでいろいろ調べてみると、鉄などのものに比べて、軽くて振りやすい、お湯が速く沸く、という長所がある反面、焦げ付きやすいという欠点があるようです。
この、お湯が速く沸く理由がわからないので教えてください。

熱伝導性がよいからという理由が書いてあることも多いので調べてみると、熱伝導率は、
チタン…２２　鉄…９９　アルミニウム…２４１　銅…４２０　　（単位W/m.K)　
となっているので、むしろ逆です。
また、比熱の関係かと思いましたが、アルミニウムに比べると比熱は小さいですが、鉄や銅よりは少し大きいので、理由にならないように思います。

あと、チタン鍋が焦げつきやすい理由として「熱伝導性が良すぎて」などとよく書いてあるのですが、これは「熱伝導性が悪いので」の誤りと考えてよいでしょうか。つまり、熱伝導性が悪いので周りに熱が広がらず、直接火があたったところの上だけが高温になり焦げる、と考えていいでしょうか。

（カテゴリーを食器・キッチン用品にするかどうか、迷ったのですが、科学的な解答が欲しかったので、「科学」で質問いたします。）

回答No.1

myeyesonly · ベストアンサー

こんにちは。
チタンの鍋やフライパンは鉄より薄くないですか？

軽くて丈夫ですから材質を薄くすれば熱抵抗などもかなり改善されると思います。

但し、これは水平方向へは逆効果となり、熱が直火部分周囲に伝わりにくくなります。
焦げやすいのはおっしゃるとおりで、熱伝導率が悪いため、直接加熱されている部分の熱が周囲に拡散しにくく、局所的に熱くなるからです。

お礼

素早い回答、ありがとうございます。
チタンフライパンの厚さについては、1.1cmと書いてある所もありましたがたぶん誤りで、そのほかは、1.2mmという表記ばかりでした。（あまり厚さについては書いてなかった。）鉄製は2.3mmから厚いものでは4mmというのまでありました。たしかに、チタン製は薄いのですね。簡単に言えば比熱×質量＝熱容量ですから、厚さや密度が小さいチタンフライパンの方が熱容量は小さいはずですね。おまけに、熱が横に広がらずに、フライパンの上にあるもの（水など）にどんどん伝わるので、エネルギーの無駄がないのですね。だから速く沸くのですね。納得できました。

熱抵抗という言葉が出てきましたが、これがよくわかりません。熱伝達係数と関係があるようですが、そちらも私にはなじみのない用語です。良かったら簡単に説明して頂けませんか？

回答No.2

myeyesonly

お呼びでしょうか。
熱抵抗とは、二つの場所を決めてその間での熱の伝わり安さ（抵抗なのでその逆数）みたいな物です。

よく電気で出てくる量にたとえられます。

温度差：電圧
熱流量：電流
熱抵抗：電気抵抗

熱抵抗が小さいという事は温度差が小さくても大きな熱量が移動できます。
また、距離が長くなる程、熱抵抗は大きくなり、通り道の断面積が大きくなる程、熱抵抗は小さくなり、数学的にも電気抵抗と同じ形の数式で計算できます。

フライパンでは、上下方向は断面積が非常に広く、距離は短い（厚さ方向）ですのでよく伝わりますが、加熱点から周囲へは、断面積は、材質が薄い程狭くなりますので、伝わりにくいわけです。

材質による抵抗（抵抗率といいます）が大きくなると、その影響は断面積に反比例して出てきますので、薄い程、横方向へは伝わりにくいわけです。

チタンは丈夫なので当然薄く作りますから、鉄より厚さが減り、周囲に熱が拡散しにくくなる、という理屈になります。

お礼

とてもよくわかりました。ありがとうございました。