熱伝導率のＷ／（ｍ・Ｋ）のＷの意味がよくわかりません。

新築に伴い、断熱材（グラスウール等）の熱伝導率を調べておりますが、熱伝導率のＷ／（ｍ・Ｋ）のＷの意味がよくわかりません。

呼び方は「ワット毎メートル毎ケルビン」でよいのでしょうか？

電力としてのＷ（ワット）なら理解できるのですが、熱の単位として理解できないのです。

例）グラスウール（１０Ｋ)の熱伝導率は０．０５０　Ｗ／（ｍ・Ｋ）

ｍは１メートル、Ｋ（ケルビン）は摂氏ＸＸ度と同じですよね？

熱伝導率のＷ（ワット）を中学生でもわかるように解説していただけませんか？

No.5 ベストアンサー 回答者： siegmund 回答日時： 2006/02/19 18:08

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？)．

この回答へのお礼

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。

お礼日時：2006/02/19 19:05

No.4 回答者： SortaNerd 回答日時： 2006/02/19 18:01

電磁気学では

W = VA
といい、
熱力学では
W = J/s
と言いますが、この2つは同じもので、
V = Nm/C = Nm/As
J = Nm
より、
W = Nm/s
となります。

この回答へのお礼

電磁気学の「W=VA」と熱力学の「W=J/s」は同じなんですね。

簡潔な回答ありがとうございました。

>V = Nm/C = Nm/As
>J = Nm

ここは頭悪くてまだ理解できませんがm(_ _)m

お礼日時：2006/02/19 18:40

No.3 回答者： mac_res 回答日時： 2006/02/19 17:59

＞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。

この回答へのお礼

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。

お礼日時：2006/02/19 18:35

No.2 回答者： endlessriver 回答日時： 2006/02/19 15:18

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。

この回答へのお礼

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・・・

お礼日時：2006/02/19 16:49

No.1 回答者： Tacosan 回答日時： 2006/02/19 15:03

時間の経過とともに熱が移動するような気がするので, 本質的には

J / (m・s・K)
のような気がします.

この回答へのお礼

早速の回答ありがとうございます。

まず、Ｊはジュール（実はよくわかってない）だと思いますが・・・

Ｗ／（ｍ・Ｋ）＝J / (m・s・K)じゃないですよね？

お礼日時：2006/02/19 16:40