問題
熱移動に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
| 1. | 一般に、同一材料でも内部に水分を多く含むほど、熱伝導率は小さくなる。 | ||
| 2. | 一般に、密度が大きい材料ほど、熱伝導率は大きくなる。 | ||
| 3. | 一般に、同一材料でも熱伝導率は、温度によって異なる。 | ||
| 4. | 中空層の熱抵抗は、密閉の程度に関係する。 | ||
| 5. | ガラス繊維などの断熱材の熱伝導率が小さいのは、繊維材によって内部の空気の流動が阻止されることによる。 |
回答
正解は(1)
1.一般に、同一材料でも内部に水分を多く含むほど、熱伝導率は小さくなる。
→ 不適当
例えば、木材、断熱材などの多孔質材料は、内部に空気を多く含んでいると熱伝導率が低くなります(空気はとても断熱性が高い)。
しかし、これらの材料が湿気を吸って水分を多く含むと、水は空気よりも熱伝導率がはるかに高いため、材料全体の熱伝導率も大きくなり、熱が伝わりやすくなります。
つまり、問題文は逆のことを言ってるということになります。
2.一般に、密度が大きい材料ほど、熱伝導率は大きくなる。
→ 正しい
金属や石、コンクリートなど密度が高い材料は、分子や原子が密集しているため、熱エネルギーが効率よく伝わります。
逆に、発泡スチロールやグラスウールなどの断熱材は、密度が低く、内部に多くの空気を含むため熱伝導率が小さくなります。
3. 一般に、同一材料でも熱伝導率は、温度によって異なる。
→ 正しい
熱伝導率は温度の影響を受けます。例えば、金属は温度が上がると熱伝導率がやや下がり、ガラスやセラミックスは温度が上がると熱伝導率が上がる場合があります。
4. 中空層の熱抵抗は、密閉の程度に関係する。
→ 正しい
空気が自由に動いてしまう半密閉状態では対流が起きて熱が逃げやすくなるため、完全に密閉された空気層の方が熱抵抗は高くなります。
なお、中空層が一定の厚さ(2~5cm)までは厚さが増すにつれて増大しますが、それ以上ではほぼ一定となります。
5. ガラス繊維などの断熱材の熱伝導率が小さいのは、繊維材によって内部の空気の流動が阻止されることによる。
→ 正しい
ガラス繊維などの断熱材は、繊維が空気の流動(対流)を抑えることで、熱伝導率が小さくなっています。
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