「水と空気の熱交換」 20℃の空気1m3と20℃の水100ccがあり、空気から水へ熱を移動させて水が

「水と空気の熱交換」
20℃の空気1m3と20℃の水100ccがあり、空気から水へ熱を移動させて水が25℃になったとき、空気は何℃になりますか？

No.3 回答者： runix2007 回答日時： 2018/07/17 00:40

そうだね

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2018/07/16 13:01

「比熱」で計算すればよいですが、「比熱」は「単位体積あたりの熱量」ではなく「単位質量あたりの熱量」ですから、「密度」も必要です。

下記のような手順になると思いますので、あとは必要な数値を調べて、ご自分で計算してみてください。

水の体積（100cc）から、20℃での水の「密度（kg/m^3）」を使って 100cc の水の質量（kg）を求める
　↓
水の比熱（J/kg･K）を使って、20℃→25℃での保有熱量（J）増加分を求める
　↓
他からの熱の流入・流出がない限り、この「水の保有熱量（J）増加分」は「空気」からの熱量が移動したものと考える
つまり、水の保有熱量（J）増加＝空気の保有熱量（J）減少
　↓
空気の体積（1m^3）から、20℃での空気の「密度（kg/m^3）」を使って 1m^3 の空気の質量（kg）を求める
　↓
空気の比熱（J/kg･K）を使って、空気の保有熱量（J）減少分による温度変化（温度低下）を求める
　↓
当初の温度 20℃ からこの温度変化した結果が、求める空気の温度。

ただし、温度が変化すれば、空気の体積も当初の1m^3から変化しますので、あくまで「当初の1m^3の空気」で考えるのか（「体積一定」で、その場合には空気の圧力が変化する）、体積が変化すれば「圧力一定（例えば大気圧）」で「周囲の20℃の空気との出入りがある」のかによって条件が変わります。
また、厳密には「密度」や「比熱」も温度によって変化します。

どんな条件を設定するかで、結果は微妙に変わってくると思います。
上に書いたのは、あくまで「概算」です。

この回答へのお礼

ありがとうございます(^^)

お礼日時：2018/07/17 06:39

No.1 回答者： 銀鱗 回答日時： 2018/07/16 10:05

「空気の比熱」を調べてみましょう。

1気圧20℃の時の空気1立方メートル当たりの重さ（密度）は「1.166kg/m3」比熱は「1006J/kg」
ただし空気に含まれる水分（蒸気）は考えない。

ならば、水を100ccを5℃温めるのに必要な熱量を引けばいい。
そして、残ったその熱量を含む空気の温度を「表から探す」ことで答えを得られます。
がんばれ。


・・・余談・・・

空気は温度で密度が変わるので単純な計算で求めることはできません。
一覧表から探すのが一番手っ取り早い。
そんなわけで「調べてみましょう」となるのです。

あと、水蒸気を含んでいるケースで考えると、計算はとても複雑になります。
湿度を併せて記載している表を見つけましょう。

この回答へのお礼

ありがとうございます(^^)

お礼日時：2018/07/17 06:39