お湯に

質問

水槽の大きさ2.3m×4.5mに70℃のお湯5㎥があり、直径40ｃｍで長さ4ｍの木材5本を入れた場合に水槽の湯の温度がどれくらい下がるかを計算したいのですが、途中からわかりません。
計算に必要な数字は出来るだけ揃えたと思うのですが、計算方法がわかる方がいらっしゃいましたらお教え下さい。
計算したいのはヒノキ、スギ、マツの3種類です。

【熱伝導率（λ）】
●ヒノキ、スギ
　　0.12　W／（ｍｋ）
●マツ
　　0.15　W／（ｍｋ）

【比重（１㎥）】
●ヒノキ　0.481（ｔ）
●スギ　　0.433（ｔ）
●マツ　　0.593（ｔ）

【今回の計算における木材の質量】
●ヒノキ　0.242（ｔ）
●スギ　　0.218（ｔ）
●マツ　　0.298（ｔ）

回答No.1

kagakusuki

それほど太い木材では、芯まで温度が均一になるまでには、それなりに時間を要すると思われますが、そうなる前に、お湯の熱が、水槽の壁に奪われたり、蒸発で失われたりする事と思われます。
　水槽が、高性能の魔法瓶の様に、全面が真空断熱された密閉容器であれば、計算出来る可能性はありますが、それでもまだ、木材の比熱（熱容量）のデータが、新たに必要になると思われます。
　尚、お湯の冷め方は、気温や湿度、水槽の周囲の気流、水槽壁面の熱伝導率と厚さ、水槽の外側がどんな物に接しているのか、等々によって変わって来ますが、その上、これらのパラメーターの内の幾つかは、お湯が発する熱や蒸気の影響を受けて、途中で条件が変わって来る可能性もあると思います。
　ですから、計算で求める事は事実上は困難で、何度か実際に行われる事で、ノウハウを蓄積された方が、手っ取り早い上に、予測の精度も高くなると思います。