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 熱放射で出される電磁波は、人体や地球放射などは赤外線領域で、赤外線を熱線と呼んだりするかと思いますが、太陽では熱放射として可視光や紫外線が出ていると思います。この場合でも、熱放射の出るミクロな場面では、分極した分子の運動ととらえてよいのでしょうか。
 吸収の場面では、紫外線は電子遷移や光解離として吸収されますが、放射の場面でも同じ仕組みで、電子遷移なのでしょうか。光解離で放射というのは、考えにくいように思いますが、、、
 黒体放射のスペクトルが、温度によっては、UVから可視光、赤外線となめらかなカーブになりますが、これは、同じ放射の仕組みによるのでしょうか。あるいは、波長域でよって、核融合だったり、電子遷移だったり、双極子モーメントの運動だったり、もとの反応は様々でもエネルギーとしてはなめらかに曲線になるのでしょうか。

 少し違う話ですが、あらゆる物体は温度に応じた電磁波を出す、とよくいわれますが、大気中の窒素や酸素など双極子モーメントをもたない気体分子も、温度におうじた電磁波を出しているのでしょうか。
 CO2やH2Oなど気体分子が吸収のピーク波長をするどく持つのに対し、多くの固体は黒体に近似できる場合が多いようですが、固体では、さまざまな分極した分子の運動が生じうるからということなのでしょうか?
 また、最初の質問と少し、だぶりますが、固体の温度が上がり、赤外線から可視光にかわるときには、固体のなかでの電磁波を発する仕組みも違うものになるのでしょうか? あるいは、いつでも、原子や分子の熱運動といっていいのでしょうか。

 とりとめのない質問になってしまいましたが、可能な部分だけでも、教えていただけましたら助かります。

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A 回答 (3件)

>ミクロで見ると不連続で様々な放射過程が、マクロでは温度だけに依存するきれいな曲線になるというのが、素朴に不思議なのですが、専門家にとっては自明のことなのでしょうか?



だから現実の世界では「真の黒の物質」が存在しないのです。
つまり、実際にプランクの黒体放射の式に従う物質はないのです。
あくまでプランクの黒体放射の式は、現実には存在しない理想的な物質を仮定しただけの話なのです。

で、ではどうやってこの式が正しいのかを証明したのだろうという疑問はわくと思います。実はこれには黒箱と呼ばれる、内面が鏡面に磨いた、形状は卵のような形をした容器で実現しました。仕掛けは簡単です。わずかな穴をその容器にあけて、そこに光を入れると中で反射を繰り返しますが、外に出る前には光は吸収されてしまいます。(100%反射の反射面は作れませんので)

つまり、真の黒が実現できるわけです。

この箱を暖めると黒体放射のスペクトルが得られます。

もっとももちろん先に書いたように理想的に100%の吸収が出来るかというと、内面反射の材料にもよるので、それによる誤差はあるのでしょうけど。

この回答への補足

 たびたび、ありがとうございます。
 前回のご回答にも関連するのですが、黒体に近似できる物質の放射スペクトルの電磁波の発生現場をミクロでみると、電子軌道の遷移も含まれるという理解でよいのでしょうか?
 電磁波の入門書などを見ると、発生の仕組みとして熱放射とは別に軌道遷移が説明されていたりするので、黒体放射は熱放射だけなのかと思ってしまうのですが、放射が吸収の逆向きである以上、ミクロでみれば様々な過程の放射が重なり合って、温度で決まる波長ごとのエネルギーとなって放射されているのをマクロに観察できる、というイメージでしょうか?
 私が不思議に思ったのは、黒体に近似できる物質であれば、こうした様々なミクロの電磁波の発生メカニズムが、マクロでみると発生の仕組みにかかわらず温度だけで強さが決まるということです。
 もし、放射スペクトルが熱運動がもとになる放射だけであれば、温度にきれいに依存しそうですが、熱運動だけが発生源ではないようなので、なんとなく、不思議に思えたのでした。

補足日時:2008/04/19 14:46
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熱輻射(熱放射)を知るには、基本はプランクの黒体放射式とキルキホッフの法則を知る必要があります。


黒体放射の式はあくまで黒体(すべての波長にわたって100%を光を吸収する物質)に対する式です。

一方現実の物質では、吸収a,反射r,透過tとすると、a+r+t=1の関係があり、a=1という物質はありません。

熱を加えたときにどの程度放射するのかは放射率γによりきまります。このγはaに等しい、つまりγ=aという関係が成立するというのがキルヒホッフの法則です。

もちろん吸収aは波長特性をもっています。

ここまで書けばお分かりと思いますが、吸収と放射は単に方向が逆なだけです。
その仕組みは実は同じなんです。
吸収のメカニズムを逆にすれば放射になります。
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この回答へのお礼

 わかりやすい、ご説明、ありがとうございます。
 「吸収と放射は方向が逆なだけ」ということで、理解が進みました。
 軌道遷移や、振動、回転、プラズマなど、吸収が起きる波長帯は同様に放射するということですね。
 しかし、そうしたミクロのさまざまな過程が、マクロでみると(黒体に近似できる物質なら)、黒体輻射の曲線のようななめらかな波長を出すというのが、不思議です。
 ミクロで見ると不連続で様々な放射過程が、マクロでは温度だけに依存するきれいな曲線になるというのが、素朴に不思議なのですが、専門家にとっては自明のことなのでしょうか?
 

お礼日時:2008/04/17 23:30

「?」の付く部分があるかもしれません。



1.吸収する光(電磁波)と放出する光(電磁波)は同じ波長のものであるというのは基本だと思います。大気中のN2,O2は赤外線吸収を示しません。双極子モーメントがないからです。COやNOは赤外活性です。
メタンCH4は分子としての双極子モーメントがありません。でも結合の双極子モーメントは存在します。伸縮振動、変角振動で赤外線吸収を示します。
2.N2やO2も温度に応じた振動をしているはずです。でもその振動が赤外線の放出には結びつかないのです。その意味では「すべての物質はその温度に応じた波長の赤外線をだす」というのは成り立たない事になります。でも当てはまらないのは限られた物質だけですから普通の物質を作っている化合物では成り立っているとしていいでしょう。
N2やO2では赤外線による振動励起が出来ないということですから熱励起は分子衝突によるものだということになります。
3.赤外線は原子の振動、可視光、紫外は電子遷移というのは当てはまると思います。吸収、放出の仕組みが異なります。
4。黒体輻射というのはあらゆる波長の光を吸収、放出できる物体が存在するという仮定でのものです。現実の物体はこのどこか一部分について当てはまるのです。気体は基本的に独立ですから吸収する波長が限られます。でも固体になると構成粒子が全て結びついていますから吸収帯がバンド状に広がります。当てはまる範囲が広くなります。吸収の仕組みが違っていても吸収・放出が起こるという条件さえ満たされていれば黒体輻射のカーブに乗ってくるのです。
5.分子という言葉があちこちに使われています。固体の中、太陽のなか、・・・。
もしかしたら誤解があるのでは
分子はある限られた条件での物質の存在の仕方です。太陽の中には分子は存在しないでしょう。分子で出来た固体も固体のなかの一部分です。
地面の土や岩石の中には分子は存在しません。従って「分子の双極子モーメント」とか「分極した分子の運動」という言葉は意味を持ちません。電荷の偏りさえあればいいのですから分子は必要ありません。食塩はNa+とCl-で出来ています。このように正負のイオンで出来ている物質であれば活性になります。岩石もイオン性物質です。(「NaClの分子が・・・」という表現を使う人が今だにいますが、・・・。困ります。固体の中でもNa+とCl-というイオンのままの状態で存在しています。分子は存在しません。)
金属でも正のイオンと自由電子というイメージで考えれば活性がでてくると考えられます。
6.以上いろいろ書いてきたのですが
理科年表を見るとアルゴンの赤外吸収の波長の値が載っていました。
どういう仕組みのものなんでしょうか? 分かりません。心配になってきました。

この回答への補足

早速のご回答、ありがとうございます。
「地面の土や岩石の中には分子は存在しません」。そうなのですね。気体と違って、固体が黒体に近い性質を持ちやすい理由がようやく、わかった気がします。ありがとうございます。ご指摘の通り、誤解していました。
しかし、熱放射として出てくる電磁波は、「荷電粒子の熱運動に伴う」と聞いたことがあるのですが、この場合は、電子の軌道遷移なども含まれるのでしょうか。高温になると太陽のようにプラズマの運動の中で電磁波が出ると思われますが、その場合も、荷電粒子の運動で、軌道遷移とは違うように感じます。吸収は軌道遷移になる波長帯でも、熱放射はあくまで熱運動に伴うという気もするのですが、どうなのでしょうか。たとえば、UVは電子軌道の遷移で吸収され、軌道遷移でも放射されるが、熱放射としても放射されることもあるという理解では、おかしいのでしょうか?
しかし、アルゴンが双極子モーメントをもっているとは思えず、うーん、放射は奥が深いのですね、、、

補足日時:2008/04/15 00:14
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Q熱放射が起きる仕組みは?

 光が生まれる原因は、荷電粒子の運動の変化
だと聞いた。
 黒体放射に代表されるが、
どんな物体でも熱に応じて電磁波を出している。
それは、物体の中の電子が熱運動し、その動き
が変化(減速などのエネルギー低下)に応じて
その分のエネルギーが電磁波として放出される
と考えていいでしょうか?
 それは白熱電球も同じ原理と考えていいです
か?

Aベストアンサー

 光が生まれる原因《のひとつ》は、荷電粒子の運動の変化
だ。
 黒体放射に代表されるが、
どんな物体でも《温度》に応じて電磁波を出している。
それは、物体の中の《荷電粒子》が熱運動し、その動き
《の》変化(減速などのエネルギー低下)に応じて
その分のエネルギーが電磁波として放出される
と考えていい。
 それは白熱電球も同じ原理と考えていい。


----------
勘違いか思い違いか打ち間違いだと思うのですけど、
回答#1~#5は、大きな誤りを含んでいます。

#1> 白熱電球から発する光は、黒体放射では無く、発熱体の放射現象です。

白熱電球から発する光のスペクトルから考えると、
白熱電球からの放射は良い近似で黒体放射とみなせます。

#2> このエネルギー状態が落ち込むときに光、電磁波を放出します。

それは蛍光灯やLEDの原理です。白熱電球の原理は違います。

#3> 電子すらないまったくの真空からでも放射は起きます。

リンク先のどこにもそんなことは書いていない。リンクのミス?

#4> 黒体輻射(放射)は「物質」とは全く関係ありません、

質問文に「物体」という語はあるけど「物質」という語はない。
黒体の「体」は物体の「体」なので、物体と関係ないわけがないです。

#5> 湯たんぽの湯の自己放熱ですから、黒体放射に相当します。

湯たんぽが温かいのは、熱放射でなく熱伝導のためです。


回答された方々からの訂正があるといいですね。

 光が生まれる原因《のひとつ》は、荷電粒子の運動の変化
だ。
 黒体放射に代表されるが、
どんな物体でも《温度》に応じて電磁波を出している。
それは、物体の中の《荷電粒子》が熱運動し、その動き
《の》変化(減速などのエネルギー低下)に応じて
その分のエネルギーが電磁波として放出される
と考えていい。
 それは白熱電球も同じ原理と考えていい。


----------
勘違いか思い違いか打ち間違いだと思うのですけど、
回答#1~#5は、大きな誤りを含んでいます。

#1> 白熱電球から発する光は、黒体放射で...続きを読む

Q熱放射と電磁波について教えて下さい

こんにちわ。(長文ですがお許し下さい)
ゼミの発表で放射について調べていたのですが、
質問を受けて、答えられなかったことがありました。
・熱放射をする電磁波
 熱放射とは、放射によって熱を伝える現象のことですよね?
 赤外線も熱放射だとわかりましたが、
 この他に、一般にもわかりやすい(有名?な)電磁波はありますか?
 紫外線は熱放射ではないのですか?
 また、熱放射を身体に受けると、熱いと感じるのでしょうか?
・電磁波の速度
 公式で求められる、ということまではわかったのですが、
 真空と大気中とでは、どちらの方が速いのでしょうか?
 (感覚的には真空の方が速いのかな、って思います。)
なんか、いっぱいあってすみません。
自分でも「こうかな?」って思う答はあるのですが、
ちゃんと説明できなくて困りました。
私も理科や科学は全然わからないし・・・
どうやって調べていいかもわからないのです。
(本は難しいし、わからない単語だらけで泣きそうです。)
・・・どうか皆様、力をお貸し下さい!
よろしくお願いします!!

こんにちわ。(長文ですがお許し下さい)
ゼミの発表で放射について調べていたのですが、
質問を受けて、答えられなかったことがありました。
・熱放射をする電磁波
 熱放射とは、放射によって熱を伝える現象のことですよね?
 赤外線も熱放射だとわかりましたが、
 この他に、一般にもわかりやすい(有名?な)電磁波はありますか?
 紫外線は熱放射ではないのですか?
 また、熱放射を身体に受けると、熱いと感じるのでしょうか?
・電磁波の速度
 公式で求められる、ということまではわかった...続きを読む

Aベストアンサー

>この他に、一般にもわかりやすい(有名?な)電磁波はありますか?

太陽の可視光, 電波,紫外線その他(全て電磁波ですね)は『黒体輻射』(最近は一般に輻射でなく『放射』を使わせられるようですが,)と呼ばれる熱輻射(熱放射)により出ます.
http://galaxy.cc.osaka-kyoiku.ac.jp/cd-rom/labo/bb/bb.htm

物を熱して出る,炭火その他の光,熱はそうですね.

一方,熱輻射でない電磁波としては,蛍光灯の光や,発光ダイオード,放射性同位体から出るX線,蛍の光など,熱くないものから出るのは基本的にこちらです.

>電磁波の速度
> 真空と大気中とでは、どちらの方が速いのでしょうか?
> (感覚的には真空の方が速いのかな、って思います。)

予想通り,真空中が最も速く,c=299792458m/s [定義値]で,物質中ではこれより遅くなります.

Q放熱の原理

放熱の原理
金属(アルミ)がセラミックス(金属酸化物)や樹脂と比較して放熱性(放射率)
が劣るのはなぜですか?
放熱の原理と併せてご教授願います。

Aベストアンサー

#4、#5です。
「放熱の原理」と「放熱装置の原理」とでは意味が少し異なります。
放熱、放射、発熱も意味が異なります。
放熱は現象の名前です。
装置の名前の中にある言葉にはその装置の使用目的が含まれてきます。
「放熱の原理」についてという質問と「放射性について」の質問が混ざっています。それにさらに「放熱器」の話が入ってきました。
私は「放射性」についてしか書いていません。
「色が白くて放射性のいい物質はありますか」ということだったからです。

「放熱の原理」と言えば、周囲よりも高い温度にある物体が熱を放出する仕組みのことです。伝導によるものと放射によるものがあります。だから「放射性について」という質問があっても不思議ではないのです。
「放熱性(放射率)」「黒体の放射率」という言葉が使われていますので放射率は放射性、輻射能のことだと解釈しました。放射、輻射はradiationの意味で使っています。(英和辞典にはradiationに放熱という言葉も当てはまるように書いてありますが物理の用語としてradiationに伝導を含めることはありません。伝導はconductionです。)

「放熱装置」は周囲よりも高い温度にある物体(機器A)に取り付けてその機器の放熱を促進するもの(機器B)です。機器Aは発熱体です。放熱装置Bは発熱体ではありません。
エネルギーを消費する機器は必ず発熱します。発熱量が少なければ周囲にただ熱を伝えるだけで済みます。発熱量が大きければ温度が上がりすぎるのを防ぐための放熱促進装置を取り付ける必要があります。
エンジンの温度が上がりすぎるの防ぐための冷却装置はここでいう放熱装置の一つです。「冷却」という言葉は温度を下げるという意味で使われています。
ファンも放熱装置の一つです。いくらファンを回しても周囲の温度以下にはなりません。
機器Aの熱は空気に伝わっています。ファンはその空気の入れ替えをやっています。空気の熱伝導の悪さをそれでカバーしているのです。

熱伝導性のいい物質を接触させて機器Aからの放熱を促進することもできます。水冷式のエンジンはその例です。液体を使うことができなければ固体を使います。
金属は熱伝導性のよい固体の代表です。

放熱器は熱を伝えることができればいいのではありません。
機器Aから受け取った熱を機器Aから離れた所に捨てなければいけません。ここで伝える能力だけでない能力が求められます。
捨てるところでは他の物質(別の伝導体、または空気)に伝えるか、赤外線で放出するかのどちらかです。

ダイヤモンドは熱伝導性に優れています。
フィルムにすれば接触性をよくすることができます。
でも最後の捨てるところを考えると別の物質が必要になってくるような気がします。離れたところまで伝えるのをダイヤモンドだけでやればコストがかかります。ダイヤモンドには赤外線の放射能力がありません。伝導しか使うことができません。

熱伝導であればセラミックスよりも金属の方が優れているでしょう。
放射であればセラミックスの方が優れているでしょう。

普通の樹脂の熱伝導性は低いはずです。
冷蔵庫で冷やした金属、セラミックス、プラスティックスを取り出して触ってみればいいです。冷たく感じる順番が熱伝導度の順番です。
赤外線放射能力が高いとか、熱伝導性の高いプラスティックスもあるでしょう。でもそれはかなり特殊な例になるでしょう。「セラミックスや樹脂と比較して・・・」と一般的に言うことができるようなものではないでしょう。
プラスティックスには電気伝導性はないと言うと「電気伝導性をもつ高分子がある」という反論がすぐに戻ってきます。でもそれは開発した人がノーベル賞をもらうぐらい特殊な例なのです。

#4、#5です。
「放熱の原理」と「放熱装置の原理」とでは意味が少し異なります。
放熱、放射、発熱も意味が異なります。
放熱は現象の名前です。
装置の名前の中にある言葉にはその装置の使用目的が含まれてきます。
「放熱の原理」についてという質問と「放射性について」の質問が混ざっています。それにさらに「放熱器」の話が入ってきました。
私は「放射性」についてしか書いていません。
「色が白くて放射性のいい物質はありますか」ということだったからです。

「放熱の原理」と言えば、周囲よりも高い...続きを読む

Q線スペクトルと連続スペクトル

線スペクトルと連続スペクトル

いろいろな光源のスペクトルを観察すると、
線になったり、連続になったりしますが、
なぜ、線になるものもあれば、連続になるものもあるのでしょうか。
線スペクトルになるしくみ、連続スペクトルになるしくみを
どなたか簡単に説明していただけないでしょうか。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

電球(白熱電球、豆電球など)は、連続スペクトルになります。
太陽もそうです。
これは、熱運動によるものだからです。
電流が流されたフィラメントは高音になり、光を出します。
熱運動では粒子1個1個の運動が確率分布になるので、エネルギーがばらばらになります。
よって、連続スペクトルを呈します。
(いわば、エネルギーがばらばらの線スペクトルの集合です。)
赤外領域の光も出しますので、熱が多く出て、エネルギー効率は悪いです。

一方、蛍光灯のスペクトルは、線スペクトルです。
赤1本、緑1本、青1本の合計3本ピーク(黄色と青の2本のタイプもある)があって、
3つの混色で、人間に「白」を認識させます。
赤、緑、青、それぞれの蛍光物質が管の内側に塗布されていて、
蛍光灯内部で発した紫外線が、3種類の蛍光物質を励起し、それが基底状態に戻るとき、
赤、緑、青になります。
液晶画面のバックライトも蛍光灯です。(最近は、蛍光灯ではなくLEDのもありますが)
必要な光以外をほとんど発しないので、エネルギー効率がよいです。

Q輻射熱の発生

輻射熱が電磁波として伝搬するということは知っていますが、それでは物質がどのような状態になれば輻射熱が発生するのでしょうか。
熱を加えても、ある一定の温度までは発生しないのか、あるいは常に発生しているがその割合が温度により変わるだけか、などについて教えてください。
また、輻射熱=赤外線という記述をよく見かけますが、他の波長の電磁波としても伝搬しますか?
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

輻射熱を運搬する電磁波は絶対零度より高ければ発生しています。

温度が運搬されるように見えるのは、輻射熱をやりとりする面同士の温度差があるからです。

輻射熱でやりとりされる熱量は温度の4条に比例する為、温度差が大きいと飛躍的にやり取りされる熱量が増加します。
Q=φσ(T1^4-T2^4)
T1:高い方の面温度
T2:低い方の面温度
Q:T1の面からT2の面に受け渡される熱量

どんな電磁波でも運搬はされているのですが、電磁波が熱に変換されやすいのは可視光線から赤外線の範囲だそうです。

下記のサイトに詳しく解説されています。
左の「リストから探す」から
分野別教材>化学>伝熱コース>放射伝熱(輻射のことです)
をご覧下さい。

参考URL:http://weblearningplaza.jst.go.jp/

Qどちらの光が熱いの?短波長と長波長(紫外線と赤外線)

光の中で、赤色光は熱線とも呼ばれ熱を持っているという認識がありましたが、本当でしょうか?
夏の日焼けは紫外線の影響ですよね?うーん?

Aベストアンサー

 分子が赤外線を吸収すると、分子の振動状態が励起されます。励起された分子の振動運動は、熱として放射されます。
 
 紫外線は、赤外線より一光子あたりのエネルギーが高いために、振動状態は、「直接」、励起されません。(注1)
 分子が紫外線を吸収すると、電子状態が励起されます。次に振電相互作用により高い振動状態の基底状態へ遷移します。この高い振動状態と励起される前の振動状態のエネルギー差が色々な振動運動に分配され、「間接的」に熱として放出されます。
 
 つまり、どちらが熱いかというと、一光子あたりのエネルギーで言うと紫外線の方が、熱いといえます。
 しかし、赤外線は(振動運動により)分子を直接あたため、一方、紫外線は、電子励起状態から緩和する過程において間接的にあたためるという違いがあります。

紫外線が夏の日焼けの元になるのは、電子励起状態が不安定で反応性に富むためです。 

[注1.厳密には、高振動準位の励起状態から最低振動準位の励起状態への振動緩和過程を含む]

Q科学反応式の結合手の数を教えて!

中(3)で受験生です。あせってます!!
先生が学校で結合手が酸素は何個で・・
とか教えてくれたんですが・・・・・・
さぁ~~~っパリ忘れました。
なので、結合手の数を教えてください。

酸素、炭素、ヘリウム、窒素、ネオン、ナトリウム
マグネシウム、アルミニウム、硫黄、塩素、カルシウム、鉄、胴、銀、金、水銀、亜鉛

などを特にお願いします(´Ш`)/

Aベストアンサー

どこからお伝えしたらいいだろ…

とりあえず、呪文

水兵リーベ ボクの船 なな まがある クラーク  シップス か

これは、周期表 H、He、Li、Be、B、C、N、O、F、Ne、Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、Ar、K、Ca に相当しています。

周期表20個分を覚えることで、原子番号が算出できると思います。

オクテットセオリーというものが ありまして、非金属元素で有効なのですが、一般的に、最外殻が8になると安定化します。

炭素であれば、原子番号6 に2を減じた4
8を満室とすると8-4=4 もともとある4つすべてを差し出しても同じなので、4つ。

窒素は原子番号7。 7-2=5
5つすべて放出するより、 8-5=3つもらう方がエネルギーが少ないので、手の数3つ

酸素は原子番号8。 8-2=6 8-6=2もらえれば安定なので、手は2つ

ネオンは原子番号10 10-2=8で 単独で安定

ナトリウムは原子番号11 11-2-8=1
7つもらうより、1個放出した方が楽なので、+1個の手

となっていきます。

アルミニウムは3,硫黄は2ないし6つ、塩素1、カルシウム2,鉄2ないし3、銅2ないし1、銀1
金はほとんどイオン化しないので、考えなくてもいいんじゃないかと思いますけど。
亜鉛が2

など、金属原子は、具体的な塩の化学式
Al(OH)3 とか、Fe2O3、H2S、HCl、AgCl、CuO、ZnCl2などとともに覚えるといいように思います。

どこからお伝えしたらいいだろ…

とりあえず、呪文

水兵リーベ ボクの船 なな まがある クラーク  シップス か

これは、周期表 H、He、Li、Be、B、C、N、O、F、Ne、Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、Ar、K、Ca に相当しています。

周期表20個分を覚えることで、原子番号が算出できると思います。

オクテットセオリーというものが ありまして、非金属元素で有効なのですが、一般的に、最外殻が8になると安定化します。

炭素であれば、原子番号6 に2を減...続きを読む

Q蛍光灯のスペクトル

子どもの夏休みの自由研究で、DVDを使った手作り分光器でいろいろな光のスペクトルを見ています。
太陽光や電球は連続スペクトルが見れるのですが、蛍光灯などでは、緑や赤が強く光っています。
これはなぜでしょうか。
こんなに違うなんて思わなかったので、いろいろ調べてみたのですが、難しくて分かりにくいです。
小学生の自由研究ですが、スペクトルが見えるね~、いろいろだね~、で終わらせるにはもったいないので、子どもにも分かるように説明したいと思います。
よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

蛍光灯は蛍光管の内側に塗られた蛍光物質が発光することによって白色光を出します。
最近の蛍光灯には赤・緑・青を発光する3つの蛍光物質が使われています。
光の3原色で白色光を作っています。ですから、スペクトルを調べると、赤・緑・青の光が見えるはずです。

Q放射熱の計算方法を教えてください。

宜しくお願いします。

通常、アルミ箱の側面板からの放射熱の算出は、
    Q=5.67×ε(放射率)×{(Tf/100)^4-(T0/100)^4}
求められますよね? (アルミε=0.05)

もし、アルミ板(3mm)の内部にグラスウール10K、100mmが貼ってある時、
放射率εはどの値を使用して、また最初の式のアルミ表面温度Tfと外気温度T0を
使用して求めればよいのでしょうか?

どうか、宜しくご指導お願い致します。

Aベストアンサー

>もし、アルミ板(3mm)の内部にグラスウール10K、100mmが貼ってある時、
>放射率εはどの値を使用して、また最初の式のアルミ表面温度Tfと外気温度T0を
>使用して求めればよいのでしょうか?
グラスウールを伝わってアルミ外壁まで来た熱が,外界へ放射で伝わるのなら,壁の外側の放射率で計算することになります。外面がアルミ(塗装なし)ならアルミの放射率を,外面にグラスウールが吹き付けてあるならグラスウールの放射率を,塗装してあれば塗料の放射率(ε=0.3~0.9)を用います。
これらの場合,この式で計算した放射による熱移動分は,自然対流による空気への熱伝達α*(Tf-T0)に加えて使うことになります。
もし,乾燥炉内に赤熱した部分(数百℃以上)があって,そこから出た熱赤外線が乾燥炉の外へ放射されているならば,その部分の熱損失を単独に考える必要があります。


仮に外壁が21.4℃,外気が20℃とします。自然対流による熱伝達は2~10W/m^2・K程度なので,熱流束としては1.4K*(2~10W/m^2・K)=2.8~14W/m^2程度になります。
一方,放射による熱流束は
Q=5.67×ε(放射率)×{(Tf/100)^4-(T0/100)^4}
(塗料ε=0.6とする)に,Tf=273+21.4=294.4K,T0=293Kを代入して,4.8W/m^2となります。
放射による熱移動は,外壁から空気への対流熱伝達とコンパラブル・オーダの値になります(意外に放射が効くのですね)。

グラスウールの熱伝導率を0.04W/m・Kとし,厚みを0.1mとすると,その熱抵抗は2.5[K・m^2/W]で,外壁・空気間の熱抵抗のほぼ一桁上です。
またアルミの熱伝導率200W/m・Kと厚み3mmから,その熱抵抗は1.5×10^-5[K・m^2/W]となります。
熱流束を4.8+2.8=7.6W/m^2とすると,断熱材の内外で19℃の温度差があります。アルミ壁の内外での温度差は0.0001Kとなり無視できます。炉内部が40℃で外気が20℃とすると,断熱材で19℃,外壁・外気間で1℃の温度差がでるかな,といった見当です。

熱移動や温度分布全体から言うと,熱放射や対流熱伝達は話が込み入る割りに計算には効かなくて,むしろグラスウールの熱伝導率の精度の方が問題になるでしょう。

>もし、アルミ板(3mm)の内部にグラスウール10K、100mmが貼ってある時、
>放射率εはどの値を使用して、また最初の式のアルミ表面温度Tfと外気温度T0を
>使用して求めればよいのでしょうか?
グラスウールを伝わってアルミ外壁まで来た熱が,外界へ放射で伝わるのなら,壁の外側の放射率で計算することになります。外面がアルミ(塗装なし)ならアルミの放射率を,外面にグラスウールが吹き付けてあるならグラスウールの放射率を,塗装してあれば塗料の放射率(ε=0.3~0.9)を用います。
これらの場合...続きを読む


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