金属箱の中の温度上昇

例えば、１５ｃｍ立方の鉄でできた箱があります。
この中に、５Wの熱は発するものを入れます。
１時間後、箱の中は何度になるでしょうか。

発熱による膨張は考慮しないでください。
外気温度は２０度です。

どのような計算を行えば算出できるでしょうか？

以上、よろしくお願いします。

No.3 回答者： FT56F001 回答日時： 2012/01/24 23:10

箱内部は熱の良導体で温度は均一として，鉄箱壁面から空気への熱伝達を考えよ，という意味でしょうか。

固体から流体への熱伝達は，自然対流か強制対流か，垂直面か水平面か，寸法などによって複雑ですが，自然対流の空気に対する熱伝達率はh=2～7[W/(K・m^2)]程度と言われています。
立方体の面で15cm^2×5面=0.1125m^2が空気へ熱伝達するとして，熱抵抗1.3～4K/W程度となります。発熱が5Wですから，定常的には外気より7～20Kの温度が上がり，箱内部と箱壁面は27～40℃位になるでしょう。

No.2 回答者： ShowMeHow 回答日時： 2012/01/24 18:15

外気温があるということは、放熱されるのかな？

放熱は空気に接している表面積に比例しそうだから、
形がわからないと難しいかな。

放熱が無いということであれば、比熱を調べればわかると思う。

簡単に考えると、加わった熱（18000J）を118.11（鉄の重さ）と.435（比熱）で割れば上昇した温度が求められるはず。

http://www.osaka-kyoiku.ac.jp/~masako/exp/netuwo …
鉄は.435J/g・K
で鉄の比重は7.874g/cm立法
だから、15cm立法の鉄は118.11g
もともと持っていた熱が、(293.15K)(.435J/gK)(118.11g)で、15061.4J
1Jは1W秒だから、加わる熱は5ｗ*3600秒で18000J
あわせて33061.4J
これがすべて熱として残っていると考えれば、
33061.4/（118.11）（.435）で643.5K＝370.3℃
という計算でも求められる。

No.1 回答者： garasunoringo 回答日時： 2012/01/24 18:00

鉄の厚み、厚みは一様か否か、箱の中身（空気？水？真空？・・・）、中身は最初何℃だったのか？、鉄は最初何℃だったのか？、外気は風が吹いているのか否か？

問題に不明な点が多すぎて計算不可能