太陽の直射光を鏡で反射させて1点(といってもある程度の面積あり)に当てた時に、光があたる部分の温度上昇を計算したいのですが、どうすれば良いでしょう。
太陽の直射光のエネルギー密度はどのくらいでしょうか?
あと、鏡による反射率と、光のエネルギーの吸収率はどのくらいでしょう(物体により異なると思いますが)?

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A 回答 (1件)

 


  このような問題は、自分で実験して、数値を出すべきでしょう。
 
  まず、太陽からのエネルギー放射は、「太陽定数」というものがあります。これは、太陽が放射している平均エネルギーを、太陽からの距離1天文単位で、光線に垂直な面1平方cm当たりで、出されていて、約1.95カロリーです。ただし、大気での反射や吸収があり、この値の半分ぐらいが地上に届くとされています。測定する日の空の状態で、例えば、晴れていても、大気状態が違うと、値が変化します。この定数は、惑星物理学、地球物理学で、エネルギー収支計算したり、気象のシミュレーションに使います。
 
  鏡の反射率は、鏡によって違うでしょう。100%反射する鏡はないことは確かですが、実際の反射率は鏡によって違うとしか言いようがありません。
 
  鏡の問題とも関係するのですが、物質・物体の光エネルギーの吸収率は、スペクトルになります。金属で、何故、金は黄色く見え、銀は、白く(銀色に)見え、銅は、赤ぽい色に見えるかご存じですか? あれは、光のエネルギーで、振動数に応じて、連続的に吸収率が変化しているからです。金は、黄色以外の光が吸収され、黄色が反射されるのです。銅は、赤が反射され、銀は、ほぼすべての光が、同じ程度に反射されるのです。
 
  どこかに、金属ごとの吸収と反射の全体としての効率の表があるかも知れませんが、それは、光源を限定しての話です。太陽スペクトル光を光源とする場合でも、太陽光は、大気で吸収されます。そんなに変化はないと思いますが、空の大気状態で、スペクトルに変化が起こります。
 
  という訳で、実際に実験するか、さもなければ、入射光線は、太陽定数の半分のエネルギーで、鏡は80%反射し、物体A表面で、エネルギー吸収40%とか、仮定すると、温度上昇が出てくるでしょう。
 
  そんな曖昧な話では困ると言うのなら、「鏡 反射率」とか、「金属 エネルギー 吸収効率」等々で、検索して調べてみてください。何かデータがあるかも知れません。
 
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Q温度や湿度気圧などが分かる腕時計ってありますか?

凄く欲しいんです。温度計は絶対無いと嫌なんですが、湿度や気圧はできれば欲しいです。そんな腕時計ってありますか?また、あるとしたら値段的にはどのぐらいなんですか?

Aベストアンサー

カシオのプロトレックシリーズは温度計や気圧計があります。
湿度計はなかったと思います。
ただし、温度・湿度(仮にあったとした場合)は腕につけた状態では正確な測定はできません(体温や汗の影響を受ける)。

参考URL:http://www.casio.co.jp/ww/PROTREK/

Q太陽光反射鏡兵器?

古代ギリシャのアルキメデスが多数の凹面鏡らしきもので太陽光を集めローマの軍船に火災を発生させた話は多分伝説でしょうが、第二次大戦時、ドイツが衛星軌道上に巨大な凹面鏡を設置し、敵を焼き滅ぼす計画があったことは事実のようです。
しかし当時の科学力では衛星打ち上げは出来ず、せいぜいロケット兵器V2号程度で終わってしまうのわけですが、現在の技術力では軌道上に凹面鏡をとばすくらいは十分出来ると思います。
ところがそのような兵器が計画された話は聞いたことがありません。冷戦期のスターウォーズ計画にも無かったと思います。
これは凹面鏡衛星は実現しても実際は役に立たないということなのでしょうか?

Aベストアンサー

衛星軌道上に巨大な反射鏡を組み立てることは現在なら、技術的には可能なことでしょう。
その反射鏡をコンピュータ制御で角度を変え、集めた太陽光エネルギーを地上の一点に集中させれば兵器として十分通用するでしょうね。
ICBMとはことなり、事前に察知することもできず、焼かれる方は突然何が起きたのかもわからないうちに蒸発してしまうことでしょう。

ではなぜ作らないか?
あくまで思い付きですが・・・・。

まず、これをつくり運用する能力がある国は現在のところアメリカだけだと思われます。(ロシアには金が無い)
次に、たとえ作ったとしても、現在のような、対テロ作戦にはほとんど役にたちません。
アメリカと本気で戦争しようとする国があらわれない以上、この新兵器は費用対効果でみたら当然却下となってしまうと思われます。
北朝鮮が暴発して核戦争を仕掛けるかも知れませんが、そうなればアメリカはICBMをぶち込めば済むことです。反射鏡衛星の出番はないでしょう。

現に、第二次大戦時のドイツでも、その計画はそれほど優先度は高くなかったと思いますよ。それよりV2号をさらに改良して直接アメリカ本土を攻撃できるICBMが先決だったはずでフォン・ブラウン博士らが必死で研究していました。結局出来ませんでしたけどね。
そういった技術は戦後アメリカやソ連に引き継がれてミサイル軍拡競争になって行ったわけです。
破壊力を比べたらやはり核兵器でしょう。

衛星軌道上に巨大な反射鏡を組み立てることは現在なら、技術的には可能なことでしょう。
その反射鏡をコンピュータ制御で角度を変え、集めた太陽光エネルギーを地上の一点に集中させれば兵器として十分通用するでしょうね。
ICBMとはことなり、事前に察知することもできず、焼かれる方は突然何が起きたのかもわからないうちに蒸発してしまうことでしょう。

ではなぜ作らないか?
あくまで思い付きですが・・・・。

まず、これをつくり運用する能力がある国は現在のところアメリカだけだと思われます。(...続きを読む

Q各温度での相対湿度の求め方を教えてください。

不活性ガスを純粋中に通してバブリングを行い,湿度を変化させています.サンプルを入れている箱の中の温度を変化させて,一定の温度に保ち,湿度を変化させたガスをフローしているのですが,湿度の値はサンプルの箱に入る直前の値を測定しています.
湿度測定している場所は室温なのですが、サンプルが入っている場所は別の温度で一定の保っています.どうすれば、サンプルの箱内の湿度に変換できるでしょうか。
例えば,25℃(室温)で50%の湿度だとすると,サンプルの箱内(温度0℃や100℃)だと湿度の値はどうなるでしょうか。
わかる方是非教えてください。

Aベストアンサー

目的の部分での温度における飽和蒸気圧を Pt とします.
25℃での飽和蒸気圧を P25,25℃での相対湿度を R25 とすれば,求める温度での相対湿度 Rt は
Rt = R25×(P25/Pt)
これだけでいいはずです.
たとえば,100℃であれば P100 = 1 atm なので,P25 = 0.031 atm とすれば R100 = R25×0.031 ですし,0℃であれば P0 = 0.0060 atm から R0 = R25×5.17 です.ただし,Rt は最大でも100%なので,それを超える数値が出れば過剰水分がどこかに結露して RH100% になるということになります.

Qパワースペクトル密度 エネルギースペクトル密度

信号のパワースペクトル密度とエネルギースペクトル密度とは何なんですか?調べてみましたがよく分かりません。
それぞれの違いや関係についても知っている方いらっしゃいましたら、どうか教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

原理的な話をします.
まず,時間波形x(t)の絶対値の2乗|x(t)|^2を全時間範囲(-無限大<t<無限大)に渡って積分したものは,その波形の全エネルギーです.
一方,|x(t)|の全時間範囲に渡る積分値が存在するのなら,x(t)はフーリエ変換可能ですが,そのx(t)のフーリエ変換X(f)の絶対値の2乗|X(f)|^2を全周波数範囲(-無限大<f<無限大)に渡って積分したものは,実はx(t)の全エネルギーになるという有名な定理(Parsevalの定理)があります.

ということは,このときの被積分関数|X(f)|^2は単位周波数あたりのエネルギーを表していることになるでしょ.これ(|X(f)|^2)がエネルギースペクトル密度と呼ばれるものです.

ところで,実世界の多くの波形(不規則波形など)は,無限の時間範囲に渡って存在するので,その全エネルギーは一般には無限大となり,上記のエネルギースペクトル密度は定義(計算)できません.

そこで,そのような波形に対しては,|X(f)|^2を全周波数範囲(-無限大<f<無限大)に渡って積分するだけではなく,その積分値の時間平均を考えます.すなわち被積分関数|X(f)|^2/2Tを時間範囲2T(-T<t<T)に渡って積分して,さらにTを無限大にした量を考えます.この量は,単位時間当たりのエネルギーを表しますから,パワーと呼ばれる単位を持ちます.これがパワースペクトル密度と呼ばれるものです.

衝撃波形などは,無限大の時間範囲に渡っては波形が存在しないので,エネルギースペクトル密度を求めることができます.一方不規則波形などは,上述のとおり,エネルギースペクトル密度を求めることはでなくて,代わりにパワースペクトルという量で議論する必要があります.

原理的な話をします.
まず,時間波形x(t)の絶対値の2乗|x(t)|^2を全時間範囲(-無限大<t<無限大)に渡って積分したものは,その波形の全エネルギーです.
一方,|x(t)|の全時間範囲に渡る積分値が存在するのなら,x(t)はフーリエ変換可能ですが,そのx(t)のフーリエ変換X(f)の絶対値の2乗|X(f)|^2を全周波数範囲(-無限大<f<無限大)に渡って積分したものは,実はx(t)の全エネルギーになるという有名な定理(Parsevalの定理)があります.

ということは,このときの被積分関数|X(f)|^2は単位周波数あたり...続きを読む

Q部屋の最適温度、湿度は

部屋の最適温度、湿度は
暑いですねー、扇風機しかない部屋ですが
温度33℃、湿度36℃の状況です。
湿度が低いので熱中症は大丈夫と思いますが。
部屋の最適温度、湿度をお教えください。

Aベストアンサー

>部屋の最適温度、湿度は

    ↓
これは難しい質問ですね・・・
最適条件(快適度PMV)と言っても、年齢・性別・体質・外気温・シーズン(春夏秋冬)・地域・状態(運動中・睡眠中)・断熱状況・健康志向・省エネの観点他で随分と異なります。
さらに、温度で言えば絶対温度と体感温度の違いが有り、室内に限定しても高さによっては温度分布が床面と天井面では7~13℃くらい変化します。
さらに、風や湿度との関係で身体で感じる温度(体感温度)は湿度10%、風が0.7m/sで約1℃違います。

従って、環境と状況によって異なりますが、一般的な空気調和の快適条件は

◇冷房時には、外気温35℃の時に室温27℃程度・暖房時は外気温7℃で室温20℃程度とされています。
そして、温度と共に湿度を快適にする事で、身体に優しく快適性と省エネ性を両立させるのが良いとされています。

◇湿度は成人の水分比率と同じ程度の60%程度が良いのですが、気温が高い時は不快指数が高くなり、蒸し暑いのでドライ運転のように50%以下にして体感的に涼しくしています。
暖房時には、逆に温度を上げるだけでなく、乾燥した室内で加湿により湿度を50%程度に約20%上げて体感温度2℃程暖かくしています。

熱中症は身体内の水分量(塩分他のミネラル含む)の減少や発汗により水分補給が不足して起こりますので運動中だけでなく睡眠時にも起こります。
また、湿度が低くても扇風機の風で水分(汗)が蒸発し、補給されていなければ熱中症は起こりますので
温度・湿度と同じく水分補給も十分留意しなければ発症の危険はあります。

要は、固定的な温度と湿度だけの条件でなく、風や体調・外気温等の関係で人間の体温調節機能を超える変化や過酷な条件にすると快適度が下がり熱中症等の健康障害が起こり易いです。

>部屋の最適温度、湿度は

    ↓
これは難しい質問ですね・・・
最適条件(快適度PMV)と言っても、年齢・性別・体質・外気温・シーズン(春夏秋冬)・地域・状態(運動中・睡眠中)・断熱状況・健康志向・省エネの観点他で随分と異なります。
さらに、温度で言えば絶対温度と体感温度の違いが有り、室内に限定しても高さによっては温度分布が床面と天井面では7~13℃くらい変化します。
さらに、風や湿度との関係で身体で感じる温度(体感温度)は湿度10%、風が0.7m/sで約1℃違います。

従っ...続きを読む

Q反射した太陽光って暖かいの?

鏡に反射した太陽光は暖かいのですか?

仮に反射光を1キロ先に、いくつか集めた場合、そこは暖かくなるのかな????

Aベストアンサー

こんにちは。
中学校の理科をおさらいしてみましょう。
光といいますのは「電磁波」となって空間を伝わるものですから、これそのものは暖かくありません。この電磁波の持つ光エネルギーが物質に「吸収」されることによってそれが熱となります。
では「反射」とは即ち、エネルギーが吸収されずに光のまま跳ね返されるということです。従いまして、鏡に反射した光は物質を暖めるだけのエネルギーを持っているということになります。
鏡といいますのはほとんどの可視光を反射させます。ただ、若干は吸収されますし、輻射熱である赤外線はガラスにも吸収されます。ですが、我々人類はこの世で最も反射率の高いものを発明し、それを鏡と呼んで使っているわけです。
因みに太陽光といいますのはほとんど平行に届いていますので、高々1キロ先では拡散の心配はありません。ただ、その間の空気やチリによって吸収、散乱しますので、その分効率は落ちます。

Q温度が上がると気圧は下がる?気圧の意味

温度が上がると気圧はどうなるのでしょうか?
http://www.youtube.com/watch?v=CLvuNAhGX_8
この動画を見て天気のことを勉強させていただいていました。

すると温度が上がると気圧がさがると言っているのですが
これはあっていますか?

僕のイメージでは
空気には目に見えない粒子があり、それが飛び回っていて、
気圧が高いとは、粒子が密集しており、温度が高く
気圧が低いとはその粒子がバラバラに動いており、温度が低い
これはあっていますか?


少しひっかかるのは、袋があるとし、その袋の中から外に押しているのが気圧ですか?
それとも、外から中に教えているのが気圧ですか?

教えてください。

Aベストアンサー

君の考え方にも,動画で見た先生の説明にも,少し無理というか考え違いの部分があります。

1.PV=nRT ・・・・・ この式は閉じられた空間での,乾燥した空気の話しです。
2.夏と冬との海陸の気圧差について,海洋における蒸発の問題が考慮されていません。
3.先生の説明では,冬に何故大陸に高気圧が出来るのか,海洋が低気圧になるのかの説明が不十分です。

1.は他の回答でも触れられています。あくまでも密閉された容器内での,気温と気圧の関係です。自由空間(蓋のない容器)では,下から暖められた空気は上方に逃げて行く為,気圧が下がって低気圧になっているように見えます。
2.夏の太平洋では,昼夜の平均で見れば,陸地よりも海水の方が温度が高く,その為蒸発量も海域の方が遙かに多くなります。湿った空気と乾いた空気を比べると,湿った空気の方が遙かに軽くなります。このため海域の空気は大きく膨張し対流を起こしますが,上昇できる高さには制限があります。上昇範囲の最高高度を『圏界面』と呼び,圏界面より下の対流可能な範囲を『対流圏』と呼びます。夏の太平洋では,膨張した湿った空気の勢力は四方八方へも広がります。これが太平洋高気圧の正体です。台風は,太平洋高気圧の周辺部の,気流の乱れやすい地域(陸地からの冷気と接触する部分)で発生します。
3.冬の陸地は対流(大気大循環のシステム)によって,偏西風帯が南下してくる為,冷気団を抱え込むことになります。海域では日射が弱まる為,夏ほどには高気圧が発達しません。その関係で日本付近には冷気が強く吹き出してくる訳です。

それから,『気圧』の定義についてですが,1.のような容器内ではなく,自由空間での圧力を考えます。『1平方cmあたりの地表面における空気の重さ』或いは『君の肩に掛かる1平方cmあたりの空気の重さ』と定義します。平均的な地表面付近の気圧=1気圧=1013hp はご存じでしょう。

気圧が高いとは、粒子が密集しており、温度が高く
気圧が低いとはその粒子がバラバラに動いており、温度が低い
これはあっていますか?

密閉容器内ではそう言う考え方も出来ます。別の考え方として,
密閉容器内では温度が高くなると,空気分子の熱運動エネルギーが高まり,分子同士の衝突が激しくなって,その結果として気圧が高くなる。逆に,冷えると運動エネルギーを失って気圧が下がる。・・・と考えます。
夏の太平洋高気圧は,非常に大きな密閉容器内での,大量に水蒸気を含んだ(熱エネルギー量の大きい)空気分子の「振る舞い」と,陸地での冷却・乾燥した大気の「振る舞いの結果」と理解しましょう。
解りにくい部分があったら,補足で質問してね。

君の考え方にも,動画で見た先生の説明にも,少し無理というか考え違いの部分があります。

1.PV=nRT ・・・・・ この式は閉じられた空間での,乾燥した空気の話しです。
2.夏と冬との海陸の気圧差について,海洋における蒸発の問題が考慮されていません。
3.先生の説明では,冬に何故大陸に高気圧が出来るのか,海洋が低気圧になるのかの説明が不十分です。

1.は他の回答でも触れられています。あくまでも密閉された容器内での,気温と気圧の関係です。自由空間(蓋のない容器)では,下から暖められた空...続きを読む

Q太陽光のエネルギー

太陽光発電パネルでよく「変換効率 XX%」という表示がありますが、仮に変換効率が100%のパネルが出来た場合、その出力は何W(単位はWh?)になりますか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

およそ1平米あたり1kWです。

これ以上は無理です。それだけしか地上には太陽のエネルギーがやってきていないのです。

Q部屋の温度が高い方が湿度は低くなりますか?

冬って、部屋の温度が高い方が湿度は低くなりますか?
であれば
部屋の温度を下げれば、湿度は高くなりますか?

Aベストアンサー

一般に湿度はその温度での飽和水蒸気量を100%としますから、
(理想的には)温度が下がると分子はそのままで分母が減るので、湿度は上がります。

実際には部屋の温度が一定なんて事はあり得ませんから、もう少し複雑なのですが。

Q光の反射率を測定するには?

 数mm~数cm位の物の光反射率を測定したいのですが,どういった機器が必要なのでしょうか?できるだけ安価だと嬉しいのですが.

Aベストアンサー

もう少し測定したい内容の情報が欲しいところです。
物質による光の反射は、入射する光の波長、及び入射角に依存します。
まず、入射角はどの位を考えておられるのか。
(ある範囲を測定したいのか、特定角度のみなのか)

次に波長です。
分光反射率(波長毎の反射率)が必要なのか、特定の波長での反射率が必要なのか。

対象物は固体で固定が可能な物ですね?
その対象物は平面がある構造ですか?平面がないと、入射角を一意に決められませんから、測定値はあやふやになります。

では。


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