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困ってます。顕熱と潜熱の定義が分かりません。
教えてください。
自分で分かっている範囲では、顕熱は液体とか気体とかそういう状態で温度を変化する熱。
つまり水を温度を上げていけば0~100℃まで水n比熱にかかる熱が顕熱。そんで水蒸気化したら、今度は100~上限?まで上げる熱も水蒸気の比熱できまります。潜熱とは蒸発熱とか融解熱ですよね・・
そこで質問
水を0℃から300℃まで上げるには液体の時の顕熱+水蒸気の時の顕熱+気化熱・・・??
つまり気化熱って一定なんでしょうか?
ついでに言うと潜熱って物性によって一定なんですか?
そもそも上式の考え方で合っているのでしょうか?
エタノールと水の顕熱と潜熱について詳しく教えて下さい。
それからエタノールと水が混ざっている場合、単純にモル比で熱を計算すればいいんですよね?
違うのかな?
そもそもやっぱり顕熱、潜熱から教えて下さい
お願い致します

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A 回答 (2件)

物質が熱を授受するときに相変化を伴うものが潜熱、相変化を伴わないのが顕熱です。

たとえば、熱湯に氷を放り込んで融かすとき、熱湯が放出するのは顕熱、氷が受けとるのは潜熱です。

「気化熱」と「蒸発熱」を混ぜて使っていますが、「蒸発熱」に統一します。

>つまり気化熱って一定なんでしょうか?
>ついでに言うと潜熱って物性によって一定なんですか?

蒸発熱は物質定数で、ある物質の単位量が蒸発するときに吸収する熱量は物質ごとに決まっています。ただし、温度・圧力により変化します。他の種類の潜熱(融解熱、昇華熱)も同様です。

>エタノールと水が混ざっている場合、単純にモル比で熱を計算
近似的にはいいですが、厳密には水とエタノールを混ぜるとわずかに発熱するので、その分を計算に入れないといけません。混合物のまま扱うと(共沸混合物以外は一定の沸点を示さないなど)途中が複雑になるので、純物質として計算したものにあとで混合熱を加えます(熱は、どのルートで計算しても同じ。ヘスの法則)。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
すこし質問があります。熱湯が放出する熱が顕熱とありますが。これは熱湯が氷に与える熱でよいのでしょうか?それから氷が受け取る潜熱は融解熱ですよね?
もう一つ、蒸発熱は物性定数で圧力温度によって変化するとあります。
それは系の圧力温度ですよね?つまり減圧では水は80℃でも沸騰します。その時の潜熱は100℃の時の潜熱と同じでは無いという事でしょうか?
ある物性の単位量が蒸発する時に吸収する熱は一定という事は、熱と圧力の係数なんですか?潜熱って・・
すいません。よろしければ潜熱の算出式ってどういうものなんでしょうか?
それから顕熱の考え方は比熱を係数として算出するのでいいんですよね?・・

混合物は近似的にはよいですか・・難しい・・

お礼日時:2005/09/18 20:12

No.1の補足です。



>これは熱湯が氷に与える熱でよいのでしょうか?
>氷が受け取る潜熱は融解熱ですよね?
>それは系の圧力温度ですよね?

これらはその通りです。

>その時の潜熱は100℃の時の潜熱と同じでは無いという事でしょうか?

同じではありません。次の2つの経路A・Bで熱量の合計が等しくなります。

(経路A)
・80℃, 1013hPaの水 → 80℃, 474hPaの水 (わずかに吸熱)
・80℃, 474hPaの水 → 80℃, 474hPaの水蒸気(蒸発熱Aを吸収)
・80℃, 474hPaの水蒸気 → 80℃, 1013hPaの水蒸気(等温圧縮で発熱)
・80℃, 1013hPaの水蒸気 → 100℃, 1013hPaの水蒸気(吸熱)

(経路B)
・80℃, 1013hPaの水 → 100℃, 1013hPaの水(吸熱)
・100℃, 1013hPaの水 → 100℃, 1013hPaの水蒸気(蒸発熱Bを吸収)

経路Aと経路Bは最初と最後が同じなので、ヘスの法則により合計は等しいですが、蒸発熱Aと蒸発熱Bは異なります。

>熱と圧力の係数なんですか?潜熱って・・
温度と圧力の関数です。

>潜熱の算出式ってどういうものなんでしょうか?
実測値を用いるか、または他の経路が実測されていれば上のようにヘスの法則で計算します。「化学便覧」などのデータブックに掲載されています。

>顕熱の考え方は比熱を係数として算出するのでいいんですよね
その通りですが、厳密には比熱(あるいはモル熱容量)は温度によって変化します。
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この回答へのお礼

難しいです・・・
もう少し勉強します。
ヘスの法則というのを勉強すればいいんですよね?

お礼日時:2005/09/21 20:28

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Q熱交換の基礎式を教えてください。

熱交換器における基礎式を教えてください。
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どういう計算で熱量、流速を決めればいいのか熱力学の知識がないので
分かりません。
いろんな書籍を買って勉強していますが、難しくて分かりません。
それに独学ですので、聞ける人がいなくて困っています。
どなたか、簡単に熱交換の基礎式などを教えてください。

Aベストアンサー

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
 h:伝熱面の境膜伝熱係数、内外2種類有る。
 hs:伝熱面の汚れ係数、内外2種類有る。
 L:伝熱面厚み
 kav:伝熱面の熱伝導率の異種温度の平均、熱伝面内外で温度が異なり、温度によって変化する熱伝導率を平均して用いる。
 hは、流体の種類や流れる速さ(主な指標はレイノルズ数)によって変化します。
 hsは、どの程度見積もるか、、、設備が新品ならZeroとしても良いのですが、使い込むとだんだん増加します。
 更には、Aも円管で厚みが有る場合は、内外を平均したり、Δtも入り口と出口の各温度差を対数平均するとか、色々工夫すべきところがあります。

>冷却管はステンレス製(SUS304)です。
 →熱伝導度の値が必要です。
>冷却管の中の水の温度は入口が32℃で出口が37℃です。>流量は200t/Hr程度流れております。
 →冷却水が受け取る熱量は、200t/Hr×水の比熱×(37-32)になります。この熱量が被冷却流体から奪われる熱量です。=Q
>冷却管の外径はφ34で長さが4mのものが60本
>冷却管の外径での総面積は25.6m2あります。
 →冷却管の壁厚みの数値が計算に必要です。
 伝熱面積も外側と内側を平均するか、小さい値の内側の面積を用いるべきです。

 まあしかし、現場的な検討としては#1の方もおっしゃっているように、各種条件で運転した時のU値を算出しておけば、能力を推し測る事が出来ると思います。
 更には、熱交換機を設備改造せずに能力余裕を持たせるには、冷却水の温度を下げるか、流量を増やすか、くらいしか無いのではないでしょうか。

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
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Q気化熱と蒸発潜熱

両者の違いが分かりません。
どなたか教えてください。できれば今日中に…

Aベストアンサー

確か同じものですよね。

気化熱は潜熱の一種です。
潜熱というのは物体の相が変わるために必要な熱量のことで、
固相←→液相(融解、凝固)のときを融解潜熱、
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QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

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40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
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10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

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Q熱工学について教えて下さい。 人体による熱負荷には、潜熱と顕熱の両方があるらしいのですが、人体の潜熱

熱工学について教えて下さい。
人体による熱負荷には、潜熱と顕熱の両方があるらしいのですが、人体の潜熱って何なのでしょうか?

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Q蒸気圧ってなに?

高校化学IIの気体の分野で『蒸気圧』というのが出てきました。教科書を何度も読んだのですが漠然とした書き方でよく理解できませんでした。蒸気圧とはどんな圧力なのですか?具体的に教えてください。

Aベストアンサー

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できます。
また、油が蒸発しにくいのは油の蒸気圧が非常に低いためであると説明できます。

さきほど、常温での水の飽和蒸気圧が0.02気圧であると述べましたが、これはどういう意味かと言えば、大気圧の内の、2%が水蒸気によるものだということになります。
気体の分圧は気体中の分子の数に比例しますので、空気を構成する分子の内の2%が水の分子であることを意味します。残りの98%のうちの約5分の4が窒素で、約5分の1が酸素ということになります。

ただし、上で述べたのは湿度が100%の場合であり、仮に湿度が60%だとすれば、水の蒸気圧は0.2x0.6=0.012気圧ということになります。

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できま...続きを読む

Q回転数と流量、揚程、動力の関係について

こんにちは。
ポンプで回転数nと流量Q、回転数nと揚程H、回転数nと軸動力Lの関係について回転数n1、n2としたときQ1/Q2=n1/n2、H1/H2=(n1/n2)^2、L1/L2=(n1/n2)^3とそれぞれ1乗、2乗、3乗の関係がある
解説を見るのですがこの根拠を教えて下さい。

Aベストアンサー

 
根拠は「運動とエネルギーの関係」です。
ポンプを理想化した原理的な表現です。


1.流量。
直径Dの車輪がn回転/秒で回ってる場合の外周の速度は
  V = πD・n  です。
外周に羽根を付けて水を掻くと、水も同じ速度Vで動きますから、

(1) 流量Qは 『 回転数に比例 』 します。
(2) Q = k・n  比例式で表した。kは比例係数。
(3) Q1/Q2 = n1/n2 係数を使わない形の比例式。

 (3)は、(2)の適当な2カ所、Q1=k・n1、Q2=k・n2 を分数にしただけのものです。分数にするとkが消えますよね。kは水車の寸法とか水の抵抗などが絡む現実的なものだから、抽象的な話をするときには出て欲しくない、そこで(3)のように「出てこない形」にするのです。
さらに、分数にすればメートルとかkgとかの次元も約分されて消えてしまうので「ただの数」になります。10rpmと20rpm、1000rpmと2000rpm、分数ならどちらも「2倍」となり、理論的、抽象的に説明をやりやすいのです。



2.揚程
物理の「運動エネルギと位置エネルギの関係」そのものです。物理の教科書にある式、
  1/2・mV^2 = mgH  Hは高さ
これを上記の(3)をマネして、V1のときH1、V2のときH2、の記号を使って分数にすると、gもmも1/2もみんな消えて、
  (V1/V2)^2 = H1/H2
となりますね、見やすいでしょう?
Hは揚程そのものだし、回転数と流速Vは上記1から分かるように比例です(この比例計数も分数で消えてしまうことが理解できますか?)。
  (n1/n2)^2 = H1/H2
となります。



3.動力
動力(ワットとか馬力)は、単位時間のエネルギ量(ジュール)、すなわち ジュール/秒 です。
単位時間に運ばれる流体の質量は
  m =ρQ kg/s
ρは流体の密度kg/m^3、Qはm^3/s
連続して毎秒、位置エネルギmgHを与え続けるから、その動力は
  L = mgH = ρQgH J/s
これもまた分数化すると、
  L1/L2 = (Q1H1)/(Q2H2)
これにQとHの式を入れると、
(以降は自分で。)



(分数にしてただの数にする方法を、無次元化や基準化などとも言います)

 
根拠は「運動とエネルギーの関係」です。
ポンプを理想化した原理的な表現です。


1.流量。
直径Dの車輪がn回転/秒で回ってる場合の外周の速度は
  V = πD・n  です。
外周に羽根を付けて水を掻くと、水も同じ速度Vで動きますから、

(1) 流量Qは 『 回転数に比例 』 します。
(2) Q = k・n  比例式で表した。kは比例係数。
(3) Q1/Q2 = n1/n2 係数を使わない形の比例式。

 (3)は、(2)の適当な2カ所、Q1=k・n1、Q2=k・n2 を分数にしただけのものです。分数にするとkが...続きを読む

Q水の温度上昇の計算式

水の温度上昇の計算式

水をヒーターを使って温度を上昇させる時のヒーター容量の計算式を教えてもらえませんか。
例えば20度の水を90度に70度上げるといった様な。
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

ジュールで計算するかカロリーで計算するかにもよりますし水の比熱は温度により多少異なるので近似値になりますが

温度差(Δt)×水の比熱(≒4180J/K・kg)×水の量(kg) で必要な熱量(ジュール数)がわかります
1Jは1W・s(ワット秒)なので
先に求めたジュール数を 「何秒かけて加熱すればいいか」の秒数で割るだけです

例 
30L、20度の水を3分で70度にしたい場合
(70-20)×4180×30=6270KJ
これを180秒で割ると 34.8kw

Qkwとkcalの関係とは?

 kw(キロワット)とkcal(キロカロリー)の関係について、教えてほしいのですが、例えば暖房器具で、”3kwタイプのファンヒーターで、
2,580kcal”というのは、どこから出てきたのでしょうか。どの会社のファンヒーターのカタログの仕様を見て比較しても、3kwで2,580kcalという関係が成り立っています。3.2kwでも2,750kcalというように、これについても同様に、いろいろな会社のカタログを見て比較しても、同じ数字です。このように関係が成り立っているので、何かきまりがあるのではないかと考えられます。つまり、どの会社でも、3kw=2,580kca
や3.2kw=2,750kcalという方程式が成り立っています。会社によって、3kwや3.2kwでkcalが変わったりしないようです。必ずしも3kw=2,580kcalや3.2kw=2,750kcalで固定されています。
 なぜ、このような関係になるのかわかりません。また、試しに、4.4kwでは何kcalになるのでしょうか?関係がわからないため、何kcalか出せません。何かkcalを出すための計算方法などはありますか。詳しい方、分かりやすく丁寧に教えてくださいませんか。素人なので…。




 誰か詳しい方、分かりやすく丁寧に教えてくださいませんか。

 kw(キロワット)とkcal(キロカロリー)の関係について、教えてほしいのですが、例えば暖房器具で、”3kwタイプのファンヒーターで、
2,580kcal”というのは、どこから出てきたのでしょうか。どの会社のファンヒーターのカタログの仕様を見て比較しても、3kwで2,580kcalという関係が成り立っています。3.2kwでも2,750kcalというように、これについても同様に、いろいろな会社のカタログを見て比較しても、同じ数字です。このように関係が成り立っているので、何かきまりがあるのではないかと考えられます。つ...続きを読む

Aベストアンサー

kWは「仕事率(パワー)」、kcalは「仕事(エネルギー)」で単位が違います。一般向けのカタログに、kcalと書かれている場合はkcal/h(キロカロリー毎時)という意味です。これだとどちらも仕事率になるので互いの量を変換できます。単位変換のWebページを紹介します(参考URL)。

例えば○kWは何kcal/hか知りたいとき、参考URLで
左列の「力率、出力、パワー、熱流」をクリック→「値」に数値○を入力→「単位」でkW(キロワット)」を選択→→「変換後の単位」でkcal/h(キロカロリー毎時)」を選択(だいぶ下のほうにある)→「Excahnge」をクリックで変換されます。

1Wと4.4kWを変換すると、ANo.1さんと同じ結果が出ます。

参考URL:http://www5a.biglobe.ne.jp/~uchimura/uconv/menu-j.st.html?

Q比重の単位って?もうわけわからない・・・。

比重というのは、単位はなんなのでしょうか??
鉄の比重を7.85で計算すると考え、以下の疑問に答えてもらいたいのですが、
縦100mm・横100mm・厚さ6mmの鉄板の重さを計算したい場合、
100×100×6×7.85で計算すると、471000になります。
全部mに単位をそろえて計算すると、
0.1×0.1×0・006×7.85で、0.000471になります。

これで正確にkgの単位で答えを出したい場合、
0.1×0.1×6×7.85で、答えは0.471kgが正解ですよね?

・・・全く意味が解かりません。普通、単位は全部揃えて計算するものですよね??なぜ、この場合、厚さだけはmmの単位で、縦と横はmでの計算をするのでしょうか?

比重ってのは単位はどれに合わせてすればいいのでしょうか?

そして円筒の場合はどのように計算するのでしょうか?
まず、円の面積を求めて、それに長さを掛けるのですよね?
これは円の面積の単位はメートルにして、長さはミリで計算するのでしょうか??
わけわからない質問ですみません・・・。もうさっぱりわけがわからなくなってしまって・・。うんざりせずに、解かりやすく、教えてくださる方いましたらすみませんが教えて下さい・・。

比重というのは、単位はなんなのでしょうか??
鉄の比重を7.85で計算すると考え、以下の疑問に答えてもらいたいのですが、
縦100mm・横100mm・厚さ6mmの鉄板の重さを計算したい場合、
100×100×6×7.85で計算すると、471000になります。
全部mに単位をそろえて計算すると、
0.1×0.1×0・006×7.85で、0.000471になります。

これで正確にkgの単位で答えを出したい場合、
0.1×0.1×6×7.85で、答えは0.471kgが正解ですよね?

・・・全く意味が解かりません。普通、単位は全部揃えて計算するものですよね??...続きを読む

Aベストアンサー

#3番の方の説明が完璧なんですが、言葉の意味がわからないかもしれないので補足です

比重は「同じ体積の水と比べた場合の重量比」です
水の密度は1g/cm3なので、鉄の密度も7.85g/cm3になります
(密度=単位堆積あたりの重さ)
重さを求める時は「体積×密度(比重ではありません)」で求めます

おっしゃるとおり、計算をする時は単位をそろえる必要があります
100(mm)×100(mm)×6(mm)×7.85(g/cm3)ではmmとcmが混在しているので間違いです
長さの単位を全部cmに直して
10cm×10cm×0.6cm×7.85(g/cm3)=471g=0.471kg
と計算します(cmとgで計算しているのでCGS単位系と呼びます)

円筒の場合も同様に
体積×密度で求めます
円筒の体積=底面積(円の面積半径×半径×円周率)×高さ
です

比重=密度で計算するならば、水が1gになる体積1cm3を利用するために長さの単位をcmに直して計算してください
計算結果はgで出るのでこれをkgに直してください

最初からkgで出したい時は
水の密度=1000(kg/m3)
(水1m3の重さ=100cm×100cm×100cm×1g=1000000g=1000kg)
を利用して
目的の物質の密度=1000×比重(kg/m3)
でも計算できます
(このようにm kgを使って計算するのがSI単位系です)

0.1×0.1×6×7.85は#4の方がおっしゃるとおり
0.1×0.1×0.006×1000×7.85の0.006×1000だけ先に計算したのだと思います

#3番の方の説明が完璧なんですが、言葉の意味がわからないかもしれないので補足です

比重は「同じ体積の水と比べた場合の重量比」です
水の密度は1g/cm3なので、鉄の密度も7.85g/cm3になります
(密度=単位堆積あたりの重さ)
重さを求める時は「体積×密度(比重ではありません)」で求めます

おっしゃるとおり、計算をする時は単位をそろえる必要があります
100(mm)×100(mm)×6(mm)×7.85(g/cm3)ではmmとcmが混在しているので間違いです
長さの単位を全部cmに直して
10cm×10cm×0.6cm×7.85(g...続きを読む

Q潜熱の求め方

潜熱はどのように測定、あるいは算出するのですか?

Aベストアンサー

沸点、融点での熱授受が「基本です」。その他の状態での状態変化は比熱や蒸気圧などから熱力学的に求められていると「思います」。
専門家じゃないので、常識的な範囲で、済みません。


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