遠赤外線関連の質問です。続き

質問のベースにした、実験の様子を報告します。

添付の図をご覧下さい。
アルミ板（1mm厚）に熱を遠赤に変換すると思われる物質をコート（500ミクロン）
アルミ側にヒーターをセットして実験しました。

ヒーターは正確に100°℃に加熱。（赤外温度計で測定）

アルミ板の上のこの物質をコティングした表面を　赤外線温度計で測定すると98°C前後を表示します。

コーティング上面は赤外線温度計上は　98°C、しかしながら少し暖かいが、表面に手を載せて触ること可能です。実際の温度は５０～６０度と思われます。

輻射の考え方でも電動の考え方でもこの実験の表面の温度が高くならない事は説明できません、この物質は500ミクロンで発泡スチロールの変わりが出来てしまうのです。
唯一想像されるのは、赤外温度計の示す98°はこの物質から発生する遠赤外線と考える事です。どう考えてもヒーターの熱は遠赤外線に変換されているとしか考えられません。

どのようにお感じに成りますか。

質問者からの補足コメント

• 赤外線温度計は正しく加熱点（実際は面です）を計測しています。実験の方法で問題あるとは思われません。
  
  表面温度は赤外で測定したので、接触型では測りませんでしたが。言われる通り実際は４０度C以下でした。ヒーター温度から考えるとつい５０〜６０度だと思ってしまっただけです。
  
  ちなみにこの実験で物質の上に氷を置いても接触面から溶ける事はありませんでした。
  
  下から加熱して、赤外温度計はヒーター温度に近い温度を表示しているが、実際の表面温度は高くないとすると、熱は大変高い効率で光線（多分遠赤）に変換されてしまったと考えるのが妥当と思います。
  
  ご意見お聞かせ下さい。

  No.1の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2015/05/15 17:08

• サンプルプレートはアルミ板に５００ミクロンのこの物質をコーティングしたもので150mm角の板です。放射温度計（赤外線温度計）でも測れました。勿論接触型で温度を確認して置きたかったのですが接触型が手元に無かったことと。表面温度を赤外で測った時に高い温度を表示する事が重要でした。
  実際の表面温度は低いのに赤外温度計は高い温度を表示する。
  この現象を説明する理論を求めています。
  
  因みに発泡スチロール等の断熱材で５００ミクロンで断熱が出来る物が有ったら大発明でしょう。
  この材料はそれが出来る所がすごいし、その実証の為にこの実験を考えた訳です。
  
  尚、輻射で音頭が下がると言う事は書いた積もり有りませんがどこを読まれてそう言われているのでしょうか。

  No.4の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2015/05/18 19:00

• 内部の物質はアルミの板ですが、アルミの板を透過した赤外線が有るとは思えません、アルミの板自体はこの赤外温度計で測定して１００度Cに成っています。その上に５００ミクロンの膜があるだけでそのアルミの熱はこの物質（膜）に伝わらないのです。　これを単なる測定ミスとは考えられません。

  No.3の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2015/05/18 19:07

• コーティングは不透明な白色です、（材料の６０％は無機のセラミックです。）光線は透過しません。従ってアルミ板の熱を赤外温度計が測っているとは思えませんが、言われる事は有り得ますので一度実験して確認して見ます。
  
  ５００ミクロンで１００度C150mm角の板の熱を４０度以下に出来る断熱材は聞いた事はありません。（微小な熱エネルギーのベースでしたら有り得るかもしれません、）セラミックで可能な物もあるのでしょうか。因みにアルミ板を２００度にしても断熱効果は発揮されます。
  
  この様な条件で考えられる仮説が思いつかれましたら、どうか開示願います。原理がぜひ知りたいと思っています。

  No.2の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2015/05/18 19:19

• 毎回丁寧に説明して頂いて感謝です。
  一点だけ前提条件を捕捉させて下さい、正しく理解されているかとは思いますが。
  アルミ板とコーティング材との間には板などはありません、アルミに直接コートしてあります。
  理解されているかとは思いますが、合板と書かれるとつい誤解されているのでは無いかと考えてしまいました。
  
  ここまで実験の内容を正確な表現でなかった事をお詫びしつつ、次のような内容の実験を致しました事を報告しておきます。
  
  アルミの板は２枚あり片方はこの材料がコートされています。両方を一つの電熱ヒーターの上に置いて赤外線温度計で測った所、コートなしの方の温度は１２０度になり、コート有りの方は表示は９８度でしたが、実際は手で触れる温度でした。
  
  確かにコーテイング材が大量の熱を奪っているかもしれませんが。表示との関係をどう考えるか
  理由が光線変換で無いとするとどう考えたらよいのでしょうか？

  No.7の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2015/05/20 11:01

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2015/05/15 01:44

赤外線温度計が、正しく「コーティングした表面」の温度を計測できていないのかもしれません。

　赤外線温度計が測定しているものは何か、今一度ご確認ください。
　接触型でも何でもよいので、他の計測方法で「コーティングした表面」の実際の温度を測定できるとよいのですが、いかがでしょうか。
　たとえば、「コーティングした表面」に熱電対などを貼り付けることはできませんか？


＞表面に手を載せて触ること可能です。実際の温度は５０～６０度と思われます。

　風呂の温度で考えれば分かるように、５０～６０度では火傷します。手を載せて触ること可能なら40度以下でしょう。

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2015/05/15 22:55

No.1です。

＞熱は大変高い効率で光線（多分遠赤）に変換されてしまったと考えるのが妥当と思います。

　質問者さんの最大の誤解は、「熱が遠赤外線に変換されているので、温度が下がっている」という同時成立の考え方です。
　遠赤外線を輻射するには、物体はその「温度」でなければなりません。熱エネルギーを失って温度が下がったのに、まだ「高温」に相当する遠赤外線を出し続けている、という考えは、「輻射」という現象で考える以上、残念ながら間違っていると思います。

　「コーティング」とは透明なものですか？　だとすれば、赤外線温度計で計測しているのは「コーティング表面」ではなく、その下の「アルミ板」の温度だと思います。
　そして、そのコーティングの断熱効果が大きければ、アルミ板の熱はコーティング表面には伝導して来ないということも考えられます。

　いずれにせよ、いろいろな仮説を考えて、その仮説を検証もしくは反証する追加情報を得る、という作業を行っていく必要があると思います。

No.3 回答者： manno1966 回答日時： 2015/05/16 03:53

> どのようにお感じに成りますか。

普通に考えて、「遠赤に変換すると思われる物質」が断熱材として働いていると感じます。

基本的に、赤外線等の放射は温度に比例するというのが証明されています。
なので、赤外線温度計で放射を計測することで温度を測ることが出来るとする根拠となっていて、温度計として適切な測定が出来るとされているのです。
物質毎に違うなら、原理的に温度を計る方法として適切ではないとして製品化されることにはなりません。

結果、温度と放射が適切な相関をもたない物質を発見して原理を解明したら、ノーベル賞もありえる発見と言えるでしょう。
逆説的に、「熱を遠赤に変換すると思われる物質」と言うのは眉唾な理屈と普通の人は感じます。
原理を証明しない限り。


赤外線の性質として、書かれている事は普通にある話と思います。
水着の女性を赤外線フィルム等で撮影すると、水着が透けて見えることは良く知られています。
赤外線は透過率が高く、普通の薄いワンピース等の服なら下着が、下着や水着ならそれが透過した状態でその下にあるものを見ることが出来るわけですね。
> 500ミクロン
非常に薄いですね。
赤外線が透過していて内部の物質が放射するモノと、その物質が放射したものとの合計の放射を計測しただけと考えるのが自然なことと思います。
だから正確な温度の計測に失敗しているだけなのだと。

No.4 回答者： tknakamuri 回答日時： 2015/05/18 07:55

赤外線温度計って放射温度計ですよね？

もしそうなら、放射温度計はフィルム状のものは
測れないので、接触型の温度計を使いましょう。

で、質問の中味なんですが、輻射を否定しているのに
最後に輻射で温度が下がるとしてますよね。

結局何が言いたいのでしょうか？

そもそもこの実験は何のために行っているのでしょう?

No.5 回答者： tknakamuri 回答日時： 2015/05/18 19:33

>輻射で音頭が下がると言う事は書いた積もり

>有りませんがどこを読まれてそう言われているのでしょうか。

もちろん

>熱は大変高い効率で光線（多分遠赤）に
>変換されてしまったと考えるのが妥当と思います。

の部分です。紛れもなく輻射ですよね。

熱伝導率が低く、輻射(放射)が大きければ温度は下ります。
これではあたり前なので、どうして新理論が必要なのか不明です。

それから繰り返しますが放射温度計はシート状のものを正しく測れません。
取説にも書いてあるはずですよ。放射温度計のことは忘れましょう。

No.6 回答者： manno1966 回答日時： 2015/05/19 18:05

> 内部の物質はアルミの板ですが、アルミの板を透過した赤外線が有るとは思えません、

論点が違いますね。
私の回答を読むと判りますが、アルミの板とそのコーティング剤の両方の放射の合計の計測値が９８度となっているということです。

> アルミの板自体はこの赤外温度計で測定して１００度Cに成っています。
赤外線は薄い物は透過する性質があるが、多少は阻害されている結果として、アルミの板とそのコーティング剤の合計の放射の計測値が９８度と言うのは納得できる数字と思います。

No.7 回答者： manno1966 回答日時： 2015/05/20 10:01

> ヒーターの熱は遠赤外線に変換されているとしか考えられません

これを前提として各種の事象を考察してみましょう。
アルミの板を１００度以上の温度で安定させているということは、アルミの板とそのコーティング剤の合板製の板は太陽光以上の熱量を与えられていると考察できます。
(夏の道路等の直射日光が良く当たる所で温度が６０～８０度と思うので。また、大気による減衰はあるが、地上と宇宙での差は僅かな上アルミ板の温度は１００度と温度の差がけっこう有るので問題無い物とします(有害宇宙線は大きく違うが熱に大きな影響は無いので考慮しない))
アルミとの合板の板は、片側から温められ、もう片方のコーティング素材により冷却されている。

上記が前提条件で問題ないですね。


人工衛星や月の表面など、大気等に因る冷却作用の無い所で太陽光による加熱と放射による冷却の均衡する温度は概ね２００度前後と言われています。
つまり、太陽光と同等以上のエネルギーを与えられて均衡するには２００度という温度に対応した放射が行われる必要があるので、９８度という赤外線温度計の表示は「ヒーターの熱は遠赤外線に変換」という理論を考えるにはあまりにも低温過ぎてとても納得できない数字と思います。

実際の温度を計測して４０度程度ということは、「かなり猛烈な冷却を行っている＝大量の放射をしている」事となるのですから、均衡させるのに２００度前後の温度に対応する放射が必要なのだから、さらに数十度温度を下げる冷却を行う放射を前提条件としたら、３００度近い温度を表示するだけの放射が必要となると考察できます。
そう考えると、放射温度計の９８度と実際の測定の４０度との差が出る理由として「この物質から発生する遠赤外線」というのを上げるのは合理的ではないといえると思います。
他の理由であるとするのが適切と言えるでしょう。

よって、「放射温度計が３００度を表示しているが、コーティング部分の温度が４０度でアルミ板が１００度なのだからおかしい」というのなら質問者の意見に傾聴する意味は有るが、実際は違うのだから「何所か間違った点に跳んでいった理論の飛躍」があると考えるのが普通の考えと思います。

No.8 回答者： manno1966 回答日時： 2015/05/20 17:34

> 合板と書かれるとつい誤解

理解しています。
合成素材と表現するよりマシかなと・・・。
うまい表現が思いつかなかったので。

> 理由が光線変換で無いとするとどう考えたらよいのでしょうか
その条件だけだとなんとも・・・。

ガスコンロに鍋を二つ並べて水を入れて火をつけ、少しして水温を計ったら６０度と４０度だった。
この温度差の原因は何かと質問されて、答えられますか？
普通に考えて火力調節の違いとか、水量の違いとか、ふたの有無とか、前提条件の提示を質問しないと何も判らないですよね。

同じように、温度だけ提示されてもなんとも・・・。



少なくとも条件の一致は必要でしょう。
アルミだと比熱が小さいので鉄の板等のほうが良いですね。
１０センチ程度の正方形厚さ１センチ程度の鉄板、鉄の重さを一致させておく。
これを、
１　何も付けないもの
２　片面の１/４を「熱を遠赤に変換すると思われる物質」をコートしたもの
３　片面の１/２を「熱を遠赤に変換すると思われる物質」をコートしたもの
４　片面の全てを「熱を遠赤に変換すると思われる物質」をコートしたもの
５　両面の全てを「熱を遠赤に変換すると思われる物質」をコートしたもの
を用意して、大きな鍋に水と一緒５枚の鉄板を入れ、そのまま沸騰させて沸騰状態を１０分程度維持。
その後鍋をひっくり返して排水してよく拭く。
排水直後から水の蒸発等により冷え始めるから、条件を統一するため拭く作業の時間差等を考慮して９５度から６０度まで鉄板の温度が低下する時間を計測する。

１だと１０分だったが他は２分ずつぐらい短縮されて５だと２分だったというように、何度繰り返しても同様の有意の差が有るなら、その物質に６０度以上での大きな冷却機能が有ると言えるでしょう。
同様に４０度までの時間差も相当に有るなら４０度以上で、そのほかの温度でも差が相応に有るならその温度までの冷却機能ありと言えるでしょう。
その上で、その冷却機能は何によってもたらされているかという議論に進むのですね。

推理小説の１０ページ目の殺人現場だけの描写を提示して、３００ページ目で登場人物のCが犯人として逮捕された理由を想像してくださいというような、途中の経過無しに結論部分だけ質問されても他人には有意な回答は無理でしょうね。

No.9 ベストアンサー 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2015/05/21 18:26

根本的に大きな誤解をされている。

(^^)
太陽を赤外線温度計で測ってご覧なさい。あるいは、ガラス板越しに・・
1) 赤外線は黒体放射( https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%BB%92%E4%BD%93 )によるもので、温度があるものからは必ず放射されます。
2) 最も明るい物体は黒です。
　白ではありません。これは多くの人が逆だと思っている。もしそうなら擬似永久機関が出来ちゃう。
　ためしに金属のコップ二つ用意して一方を黒く塗って、お湯を入れて冷暗所に置くと黒いほうが早く冷める。なぜなら黒いほうがたくさん電磁波を発している・・すなわち明るい。
3) 伝導でも熱が伝わるが温点は周囲の温度を感じている。
　同じ気温でも、濡れていると寒く感じ、湿度が高いと熱く感じる。

　熱や温度に対して正確に理解しましょう。難しいですが(^^)

・非接触放射温度計はアルミ板から放射される電磁波を測定します。
　金属は電磁波を通しません。コーティングや塗装は電磁波を通します。
・表面温度はアルミではなくコーティング表面の温度です。
　表面は周囲の大気で冷やされます。
　冷たい皮膚を当てると伝導で皮膚に熱が伝わりますが熱伝導率が悪いと熱くは感じません。
　熱した金属の棒はもてませんが、布を巻くともてます。

　熱や温度を理解していれば、話はしごく簡単でして、アルミから赤外線は放射されてコーティングで遮られることなく届く。コーティングは熱伝導率が低く大気や皮膚で冷やされるため熱くは感じない。また内部の金属を冷やすことも少ない。
　ということです。
　赤外線は通すけど熱伝導率の悪い物・・・と言うだけです。言い換えればアルミ表面をアルマイト処理して黒の顔料を塗って、その表面を発泡スチロールの薄板で覆っても良いと言うこと。

No.10 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2015/05/22 08:45

No.9です。

No.7への補足
>アルミの板は２枚あり片方はこの材料がコートされています。
>両方を一つの電熱ヒーターの上に置いて赤外線温度計で測った所
>コートなしの方の温度は１２０度になり
>コート有りの方は表示は９８度でしたが、実際は手で触れる温度でした。
　その理由も簡単に説明できますよね。
　測定温度の差
　　・コーティング材の赤外線透過率が低い(赤外線に対して完全に透明ではない)
　　・コーティング材自体が赤外線を発している。
　　　カラーセロハンを通して眺めていると考えると良い。色が換わって見える
　表面温度の差
　　・熱伝導率の差--金属とコーティング材の差

　加熱した金属板をセラミック綿(発泡スチロールじゃ溶ける)の上において温度変化を測定すると、コーティングしたないほうが早く冷めます。
　素の金属は表面に伝導で熱が伝わり、外気との温度差が大きいために対流で熱が速く奪われる。
　コーティングしてあるほうはコーティング材の伝導率が低いために伝導や対流で失われる熱が少ない
　赤外線の輻射は当初は金属のほうが高いために大量の赤外線が発生しますが急激に低下する。一方コーティングされているほうはゆっくりと低下していく。
　トータルすると、金属は赤外線の放射以外で熱を失い。コーティングされているほうは放射によるほうが多くなる。
>熱を遠赤に変換すると思われる物質
とはそういう事です。