No.5ベストアンサー
- 回答日時:
エネルギー,仕事,熱量は物理的に同じ性質の量で,
互いに変換できます.
こういうのを「次元の同じ量」と言います.
「次元」は3次元,4次元というように,
空間の独立方向の数を表す場合にも使われますが,
上で言いました次元とは別の概念です.
さて,従来,エネルギーと仕事にはジュール [J],
熱にはカロリー [cal] という単位が使われてきました.
1 [cal] = 4.18605 [J] という関係があります.
でも,同じ次元の量には統一した一つの単位を使うのが望ましいわけで,
しばらく前からジュールに統一しようということになりました.
そういうことで,ken2005 さんが参照された熱伝導率のデータは
W/(m・K) になっていたのです.
台風が来たときなどによく耳にした気圧の単位「ミリバール」が
今では「ヘクトパスカル」と表現されているのも同じ理由です.
では,ワット [W] とは何か?
1 [s] (秒)当たり 1 [J] が 1 [W] です.
したがって,[W] = [J/s] です.
逆に言えば,100 [W] の電球を 60 [s] (1分)つければ
100 [J/s] × 60 [s] = 6000 [J] 消費したことになります.
電気料金では 1 [kW] = 1000 [W] を 1 時間 = 3600 [s] 使うと
1 [kWh] として課金の単位にしています.
1 [kWh] = 1000 [J/s] × 3600 [s] = 3600000 [J] というわけです.
当然のことながら,電気料金は使ったエネルギーに対して
お金を払っていることになります.
熱伝導率の定義のあたりは endlessriver さんが書かれているとおりです.
> やはり、W/(m・K)=J / (m・s・K)という意味なんですか?
そのとおりです.
カロリー単位の方がなじみがあるのでしたら,
[W/(m・K)] = [J/(m・s・K)] で表された数値を 4.18605 で割れば
[cal/(m・s・K)] 単位の数値になります.
[K] は絶対温度ですが,今の話は温度差が問題ですので,
[K] でも摂氏温度の [℃] でも同じことです.
これも endlessriver さんの言われるとおりです.
使い慣れた単位というのはなかなか捨てがたいですよね.
尺貫法を使わなくなってからずいぶん経つのに,
建築の方では「3.3 m^2 あたり」という表現が普通のようですし,
現場では何坪とか何間とか耳にするようです
(そっちの方が普通?).
詳しい回答ありがとうございました。
昔、学生時代に習った事を少しずつ思い出してきました(^^;)
>従来,エネルギーと仕事にはジュール [J],熱にはカロリー [cal] という単位が使われてきました.
同じ次元における単位の統一の為、カロリー [cal] は使われなくなったのですね?
>1 [cal] = 4.18605 [J] という関係があります.
これでばっちりわかりました。一坪=3.3m2というイメージでわかりやすいです。
>1 [s] (秒)当たり 1 [J] が 1 [W] です.
>したがって,[W] = [J/s] です.
よくわかりました。
>逆に言えば,100 [W] の電球を 60 [s] (1分)つければ
100 [J/s] × 60 [s] = 6000 [J] 消費したことになります.
電気料金では 1 [kW] = 1000 [W] を 1 時間 = 3600 [s] 使うと
1 [kWh] として課金の単位にしています.
1 [kWh] = 1000 [J/s] × 3600 [s] = 3600000 [J] というわけです.
おかげさまで、電器料金のワット [W] とジュール[J]の関係もわかりました。
>カロリー単位の方がなじみがあるのでしたら,
[W/(m・K)] = [J/(m・s・K)] で表された数値を 4.18605 で割れば[cal/(m・s・K)] 単位の数値になります.
おっしゃる通りでよくわかりました。
本当にありがとうございました。
No.3
- 回答日時:
>W/(m・K)=J / (m・s・K)じゃないですよね?
よくお分かりじゃないですか。
W = J/s ですので、W/(m・K) = J/(m・s・K)です。
さて、熱伝導率の逆数、熱抵抗を考えてみたほうが直感的に理解できるかもしれません。
0.05W/(m・K)の熱抵抗は、20K・m/Wですので、この断熱材を1m厚にしてに1Wの熱源を保温させると周囲より20K温度差を生じます。
回答ありがとうございます。
>W = J/s ですので、W/(m・K) = J/(m・s・K)です。
W=J/sなんですね。W/(m・K) = J/(m・s・K)←やはりこれが正解ですね。
>0.05W/(m・K)の熱抵抗は、20K・m/Wですので、この断熱材を1m厚にしてに1Wの熱源を保温させると周囲より20K温度差を生じます。
なるほど、そう考えるとわかりやすいですね。
No.2
- 回答日時:
長さΔx[m]、断面積S[m^2]、両端の温度差ΔT[K]のとき、端から端へ移動する熱量ΔQ[J]はΔt[s]時間あたり
ΔQ=κ(ΔT/Δx)SΔt
となります。すると
κ=(ΔQ/Δt)/(ΔT/Δx)/S
となるので求める単位がでます。
ここで(ΔQ/Δt)の単位が[W]=[J/s]です。
温度差なのでKでもC゜でも同じです。
専門的な回答ありがとうございました。
No.1さんのお礼にも書きましたが・・・
ちょっと頭が混乱しております(^^;)
>ここで(ΔQ/Δt)の単位が[W]=[J/s]です。
やはり、W/(m・K)=J / (m・s・K)という意味なんですか?
「ジュール」と「W」と「カロリー」の関係をわかりやすく教えていただけると助かるのですが・・・
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