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どうして黒色は温まるの??
色による水温の変化を調べたところ、黒色が一番温まっていた。
どうしてですか?
黒は紫外線を吸収するとかききますけど、
どうして黒だけ吸収するのですか?

詳しく教えてください!!!

A 回答 (5件)

>色による水温の変化を調べたところ、黒色が一番温まっていた。


>どうしてですか?
 
可視光線を反射しないから。
 
>黒は紫外線を吸収するとかききますけど、
>どうして黒だけ吸収するのですか?
 
原因と結果が逆です。
 
「黒だから吸収する」のではありません。
 
ある物質に「可視光線や赤外線や紫外線を吸収する性質」があると仮定します。
 
要は「熱線を吸収する性質がある」と言う事です。
 
「熱線を吸収する」のですから、吸収しない物よりも多く早く温まります。
 
で、副作用みたいな性質として「可視光線も吸収されて、光が反射されない」と言う性質も持ちます。
 
「光が反射して来ない」ので、人間の目は「光が入ってこないから、これは黒い」と感じます。
 
つまり「光も吸収してしまうから、黒く見える」のです。
 
「黒だから吸収するのではなく、吸収されちゃうから黒く見える」んです。
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黒く見えるというのは可視光線を吸収しているからです。



温度変化にすぐに結びつくのは赤外線を吸収する場合です。
黒い物質である必要はありません。遠赤外線をよく吸収するとCMなどで言われているセラミックスの色は黒ではありませんね。

物質は原子や分子、イオンでできています。たいてい赤外線を吸収します。
黒い物質は「それに加えて」可視光線を吸収します。
無色透明なガラスでも日向に置いておけば熱くなります。

黒い色の物質というのはほとんどすべての波長の可視光線を吸収するのですから構造が複雑なものが多いです。
吸収した可視光線のエネルギーが分子やイオンの振動のエネルギーに移って行く道筋の可能性もたくさんあります。
構造が単純であればある波長の光が吸収されてもすぐに飽和してしまうでしょう。可視光線として再放出してしまうことになります。

>黒いものは紫外線を吸収する
これも一概には言えません。
ほとんどの物質は紫外線を吸収します。
(紫外線は波長領域が広いです。どの波長領域の紫外線かを指定しないと話がこんがらがる場合があります。)
ただ黒いものは構造が複雑なので吸収した紫外線のエネルギーを内部の分子やイオンに伝える仕組みもたくさん持っているだろうということではないでしょうか。
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入った光(電磁波)が出てこないから黒く見えるのです


入った光は物体を振動させます
物体の振動は熱に変わります

あなたが思いっきり暴れると体が熱くなるでしょう
これと同じ原理です
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光も赤外線も紫外線も電磁波です。

白いものが白く見えるのはその素材が電磁波を反射してしまうから白く見えるのです。黒い素材が黒く見えるのは電磁波を吸収してしまうから黒く見えるのです。その性質は光線に対しても赤外線、つまり熱線に対しても同じですから、黒い素材は赤外線を吸収するので暖まり易いのです。
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> どうして黒だけ吸収するのですか?



黒が光を吸収するのではなく、光を吸収してしまうから黒く見えるのです。
もしも光を全て反射すると仮定するならば、それは理想的鏡となり自身は見えません(全て写ったものが見えているだけ)

赤い物体は赤以外の光の成分を吸収してしまい、赤だけを反射するので赤く見えるのです。

黒は全ての光を吸収するのでそこに当たった光が反射せず、結果として黒く見えるわけです。
全ての光を吸収しなすから、光のエネルギの全ては熱に変換されます。
紫外線でも可視光でも赤外線でも、その光を吸収する物体はその光の波長で見ても黒です。
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私は中学2年で、今自由研究をしています。その自由研究の内容はまず透明なプラスチックコップに黒、白、赤、緑、青、なにもはってないもの、の6つを用意し同じ量の水をいれ太陽の光がよくあたる場所(外)におきました。そして30分後と1時間後にそれぞれのコップの水の温度をはかりました。そしたらこんな結果になりました。

       赤   青   黄  黒  白  なし
30分後  35,5  35,8  35  36,3 34,5 36
1時間後  35,8  36   35,5  37  35,2 36,2

こんな結果になりました。
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Aベストアンサー

>一番黒が光を吸収し白が一番光を吸収しないとゆうことであってるのでしょうか?

水温が光の吸収のみに依存しているのでしたら実験結果をみるとそういうことになりますね。


>色の濃さが関係しているんでしょうか。

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 よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

こんにちは。
まず、「黒」とはどういう色かって事ですが、全ての色の光を反射しない色が黒なわけです。

これは実生活上では、色のついた光が主になりますが、物理学では、あらゆる波長の光を反射しないのが、理想的な「黒」なわけです。
実生活上ではこういう理想的な黒い物は存在しないので、実際にある物体は、赤外線や紫外線などが見えればかならず色が付く?わけです。

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こんにちは。
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この場合、反射しない光はどこへいくかが問題になります。
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Aベストアンサー

こんばんは

まず、日光の中で水温上昇に大きく影響しているのは「可視光」だと言うことを理解してください。
温度上昇というと「赤外線」を思い浮かべるかもしれませんが、「可視光」も水やその他のモノを温める能力があります。
そして、地上に降り注ぐ太陽光のなかで一番強いのが「可視光」です。
したがって、可視光をどれだけ吸収するかが、温まり方を左右します。

無色透明(または白)の場合、可視光を吸収しませんので、可視光によって温まることはありません。

黒の場合、あらゆる波長の可視光を吸収しますので、一番温まりやすくなります。

赤や青は一部の可視光を吸収する(残りは透過または反射)ので、黒と無色透明の中間の温まり方になります(ただ、赤と青の温まり方の違いは色合いや濃さによって変わりますので、一概には言えません)。

まとめますと
1.日光で温めた場合、温まり方は可視光をどれだけ吸収かによります。
2.黒はすべての可視光を吸収し、無色透明はすべての可視光を透過または反射します。
  赤や青はその中間で、一部の可視光を吸収し、残りは透過または反射します。



参考:
無色透明であっても、実際にはわずかながら可視光を吸収します。
また、黒であっても、一部の可視光を反射・透過します。
どちらも0とか100%ではありません。

こんばんは

まず、日光の中で水温上昇に大きく影響しているのは「可視光」だと言うことを理解してください。
温度上昇というと「赤外線」を思い浮かべるかもしれませんが、「可視光」も水やその他のモノを温める能力があります。
そして、地上に降り注ぐ太陽光のなかで一番強いのが「可視光」です。
したがって、可視光をどれだけ吸収するかが、温まり方を左右します。

無色透明(または白)の場合、可視光を吸収しませんので、可視光によって温まることはありません。

黒の場合、あらゆる波長の可視光を吸収し...続きを読む

Q真空中の熱伝導について

 素人ですが、
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例えば、ある固体を真空の容器で覆った場合、容器に
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Aベストアンサー

素人考えです。
熱の伝導は主に3っつに分かれます。伝熱、対流、放射です。真空中の場合伝熱するものが無いので放射による伝道が起こります。太陽からの放射熱がそれに当たります。
発火は、空気が無い状態でも起こります。練炭等の一酸化炭素中毒が燃えて酸素を使い切っても燃えている証拠です。宇宙に居るスペースシャトルも同じ理屈で燃えると思います。

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その時に振動数f、波長λは変化するのでしょうか??
実際に色等は変わってないような気がするのですが、、、

もしよろしければ回答お願いします(__)☆

Aベストアンサー

>もし人間の可聴領域が波長7cm~70cmくらいだと、
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ということですが、音を認識するのは、波長ではなく、振動数です。(とは言っても、普通、鼓膜まで水が入ることは、ないですが・・・)

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ということですが、光の場合も、波長だけ変化すると考えてよいと思います。

Q色と光の関係を利用しているもの

 子供が夏休みの自由研究で、「色と温度」について研究(実験?)をしました。ペットボトルに絵の具で、黒、青、赤、黄、白色で色水をつくり日光にあて時間とともに水温の上昇をしらべました。
 当然のことながら上記の順で色の濃い方から温度が高かったのですが、何でそうなるか(光の吸収のちがい)小学生には難しく思いますので、最後のまとめとして、それを利用している世の中の物に注目させようと思います。例えば、夏は白色の服を着る人が多いとか、ソーラー電池の表面の色は黒色の方がよいとか・・・。
 ところがそのぐらいの物しか思いあたりません。色で温度を調節したり
して工夫している世の中の物を他に教えてください。

Aベストアンサー

他の方も答えあぐねているように、身の回りでというと意外と難しい問題ですね。

今の学校にはないかもしれませんが、昔は大抵の学校にあった「百葉箱」が白いのは温度の関係といわれていますね。

エアコンの室外機なんかも白い事が多いのは、色と温度の関係という事ができるとは思います。
(私はイメージ戦略程度にしか感じないですが…)

あと、厳密に言えば「ソーラー電池」は熱に関係せず、言うなら「太陽熱温水器」です。電気を作るのでなく、お湯を作るほうです。
太陽熱エネルギーの朝日ソーラーじゃけん。です。(古い…)

また、お返事が遅くなったので恐縮ですが、「ラジオメーター」という言葉で検索してみると面白いものが見つかりますよ。
たとえ時間があったとしても、自作するのはとても難しいと思いますが。

ちなみに、「黒、青、赤、黄、白色」が「色の濃い順だから」と当然のように書かれていますが、厳密にはかなりツッコミどころのある結論です。
小学校の自由研究であれば充分な結論とは思いますが。

Q理科 光が全吸収されると黒??

小学3年生の息子と一緒に理科の[光]を学習しておりましたら、

息子が、

『「光を全部吸収するものが黒色、全部反射するものは白色。」って言うけど、おかしくない?だって、色は全部混ぜると黒色になるよね。だったら、光が全部反射したら黒になる…?!?!?』

と言うので、

『光って、この光だよ。これがあたりました~。そのまま全部はね返って○○君の目に入ってきました。だよね。光はそのまま光だよね。黒って暗闇の事だから、光が反射して暗闇っておかしいよね・・・。』

と言うと、それは事実として納得してくれたのですが、

『分かるけど。変だよ。色は全部混ぜると黒くなるのに・・・。なんか変!』

と言いますし、

親の私自身も、『そうだよね…???』
と、息子と同じ???状態でおります。

ネットで調べておりましたら、
こちらに、

http://oshiete.goo.ne.jp/qa/76825.html
【色の三原色と光の三原色について】
『光の場合、赤色の波長のみが反射して人間の目に映るので、赤く見えると思うのですが、絵の具の赤色もその反射で赤く見えるのならば、絵の具の場合のような、色の三原色である赤・黄・青の三色を混ぜると黒くなってしまうのに、光の三原色である赤・緑・青色を混ぜると白くなって見えるのはおかしく思うのですが。
絵の具の赤色と光の赤色とは違うと思わなければならないのでしょうか。』

とのご質問に、
下記のご回答があるのに辿りつきました。

『赤い絵の具からあなたの目に赤い光が届くので、あなたは絵の具の色を「赤だ」と認識するのです。
その点では、赤い絵の具から出るのは「赤い光」です。

ですが、赤い絵の具が赤く見えるのはなぜでしょう?
下で皆さんも書かれている様に、赤の光だけを反射するからです。

もう少し詳しく書きます。

「青い光」と「緑の光」と「赤の光」が、「赤い絵の具」にあたっているとします。
この中から、「青の光」と「緑の光」が「赤い絵の具」に吸収され、「赤い光」だけが反射してきます。
あなたは、この反射してきた「赤い光」を見ているのです。
ここで、「赤い絵の具」に「青い絵の具」を混ぜてみましょう。
「青い絵の具」は、「緑の光」と「赤い光」を吸収します。
すると、「赤い絵の具」に吸収されずに残った「赤い光」は、「青の絵の具」に吸収されてしまいます。
つまり、戻ってくる光が無くなってしまいます。
このように、絵の具を混ぜるときは「何色の光が吸収される(無くなる)のか?」を考えるのです。

今度は光を混ぜてみましょう。
ある所に「赤い光」があったとします。
ここに「青い光」が混ざりました。
光同士を混ぜているので、吸収する物はありません。
素直に、青色+赤色=マゼンタ色(紫に似ている)の光になります。
このように、吸収する物が無いので、光同士は単純に足し算(引き算も)していいのです。』


やっと、あ!なんだか分かりそう?!?!
という感触のご回答を探し出せたのですが・・・

『・・・すると、「赤い絵の具」に吸収されずに残った「赤い光」は、「青の絵の具」に吸収されてしまいます。
つまり、戻ってくる光が無くなってしまいます。
このように、絵の具を混ぜるときは「何色の光が吸収される(無くなる)のか?」を考えるのです。』

の部分が理解できないで困っております。

[全部の色が反射された光を目は白と感じる。全部の色が吸収されれば、目に光は届いてないので黒と感じる。]

という理解で宜しいのでしょうか。

もし、上記理解で宜しかったとしましても、
それ以前の、[光の全ての色が吸収される]が理解できず困っております。

私の頭の中では、
例えば、赤を反射するもの(赤)・黄を反射するもの・青を反射するもの、3つを混ぜる=三色を混ぜても、計算上黒にはならないのでは・・・???
(割合的に吸収される光と反射される光のは同じなのでは・・・)
と理解できないでおります。

例えば、それぞれに対して、1/10づつ、それぞれの色を反射すると考え、3色を混ぜると、赤(1/30)・青(1/30)・黄(1/30)なので、混ぜたものも反射するのは1/10なのでは・・・と考えておりまして、
これ以上理解がすすみません。

私にも、小学生の息子にも理解できる噛み砕いご説明を頂ければ大変有難いです。

宜しくお願い致します。

ちなみに、息子は、入射角や焦点距離などの理解はできており、鏡・金属の反射などもある程度理解できている様なのですが、
この『光は全反射されると反射している物質は白。全吸収されると黒。』
というのが理解できず、モヤモヤ感いっぱいでおります。


何卒ご回答宜しくお願い致します。

小学3年生の息子と一緒に理科の[光]を学習しておりましたら、

息子が、

『「光を全部吸収するものが黒色、全部反射するものは白色。」って言うけど、おかしくない?だって、色は全部混ぜると黒色になるよね。だったら、光が全部反射したら黒になる…?!?!?』

と言うので、

『光って、この光だよ。これがあたりました~。そのまま全部はね返って○○君の目に入ってきました。だよね。光はそのまま光だよね。黒って暗闇の事だから、光が反射して暗闇っておかしいよね・・・。』

と言うと、それは事実として納...続きを読む

Aベストアンサー

 #1です。

>【例えば30席にサポータが座っていて、赤サポーターなら赤のボールだけ投げ返す。他の色(波長)は、膝の上の大きな袋の中へ。ですので、赤・緑・青のサポーターがその30席に10人ずつ座れば、30席すべてに赤のサポーターが座っていた時の1/3しか赤は返ってきませんし、光は直進するので、緑や青のボールはそのまま赤サポーターの袋の中に入ってしまい、他の席の緑や青のサポーターのところへは行かない。】

 なるほど、ミクロでみた場合のことですね。お考えの通りなのですが、ボール(光)とサポーター(絵の具)が一つの層しかないモデルになっていますね。絵の具の分子が1層だけしかない場合ということです。

 実際には絵の具の分子は何層にもなっています。赤の絵の具の分子1つは2%の確率で赤の光を反射し、4%の確率で他の色を吸収し、光の94%は何色であれ通過してしまいます(数字は適当です)。それが何百と層を成しています。表面より深い所で反射した光は、表面に出ようとするまでに、また絵の具の分子と反応します。

 絵の具の三原色が均等に混ざっていると、いちばん表面の絵の具分子の層では仰ることが起きます。でも反射・吸収される光はごく僅かです。ほとんどの光はさらに奥へ進みます。説明の便宜上、模式的に仰るような層がきれいに積み重なっているとしまして、2番目の層でも少しの光が反応し、赤の光が外へ向かって反射されても、そこには2/3の確率で赤でない絵の具の分子があり、赤の光は外に出にくくなります。緑や青の光も同じです。

 3層目、4層目…と奥に進んだ光ほど、どの色の光であれ、外に出られる確率は低くなります。

 とはいえ、少しは反射がありますね。光が三原色混合の絵の具の外まで反射される確率が低いだけですから。ですので、理想的な絵の具を仮定しても、分子レベルでみれば真っ黒というわけにはいかず、非常に濃い灰色となります。

 先の回答では、そういう分子レベルのことには目をつむって、マクロなレベルで留めました。理屈を単純化するためでしたが、絵の具をミクロのレベルで考えるなら、上記のようになります。

 #1です。

>【例えば30席にサポータが座っていて、赤サポーターなら赤のボールだけ投げ返す。他の色(波長)は、膝の上の大きな袋の中へ。ですので、赤・緑・青のサポーターがその30席に10人ずつ座れば、30席すべてに赤のサポーターが座っていた時の1/3しか赤は返ってきませんし、光は直進するので、緑や青のボールはそのまま赤サポーターの袋の中に入ってしまい、他の席の緑や青のサポーターのところへは行かない。】

 なるほど、ミクロでみた場合のことですね。お考えの通りなのですが、ボール(光)...続きを読む

Qレイノルズ数

誰かレイノルズ数に詳しい方教えてください。

公式から判断すると、レイノルズ数は速度と管の長さに比例し動粘度に反比例すると考えていいのでしょうか?他になにか影響するものはないでしょうか?ご教授願います。
(単純に速度や長さが2倍になればレイノルズ数も2倍)

Aベストアンサー

いろいろな表示の仕方があるが、円管内流体のレイノルズ数は、

Re:レイノルズ数
D:管径[m]
u:流速[m/s] (平均流速:管内半径方向の位置で流速は違うから)
ρ:密度[kg/m^3]
μ:粘度[Pa・s]
ν:動粘度[m^2/s] (1[St]=0.0001[m^2/s])
とすれば、

Re=Duρ/μ=Du/ν

だから、
管内径Dと流速uと密度ρに比例し、粘度μに反比例する。
管内径Dと流速uに比例し、動粘度νに反比例する。
です。

Q非接地配線方式について

非接地配線方式について
教科書をみると「絶縁トランス(100V:100V)を用いた非接地配線方式は、一線地絡が生じても停電を起こさず電力は供給される」とありますが、書かれている内容がよく理解できません。(通常の片側接地(B接地)による地絡事故→漏電遮断機→電力停止は理解しています。)大変申し訳ないのですが、どなたか分かりやすく教えていただけないでしょうか?

Aベストアンサー

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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。
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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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