<R3年度(2021年)問17 >熱の伝わり方に関する計算問題(解説未掲載)

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問題

熱の伝わり方について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

(a)【ア】は、熱媒体を必要とせず、真空中でも熱を伝達する。高温側で温度$T_{2}[K]$の面$S_{2}[m^{2}]$と、低温側で温度$T_{1}[K]$の面$S_{1}[m^{2}]$が向かい合う場合の熱流$Φ[W]$は、$S_{2}F_{21}σ$(【イ】)で与えられる。
ただし、$F_{21}$は、【ウ】である。また、$σ[W/(m^{2}・K^{4})]$は、【エ】定数である。

上記の記述中の空白箇所【ア】~【エ】に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

(1)【ア】熱伝導【イ】$T_{2}^{2}-T_{1}^{2}$【ウ】形状係数【エ】プランク
(2)【ア】熱放射【イ】$T_{2}^{2}-T_{1}^{2}$【ウ】形態係数【エ】ステファン・ボルツマン
(3)【ア】熱放射【イ】$T_{2}^{4}-T_{1}^{4}$【ウ】形態係数【エ】ステファン・ボルツマン
(4)【ア】熱伝導【イ】$T_{2}^{4}-T_{1}^{4}$【ウ】形状係数【エ】プランク
(5)【ア】熱伝導【イ】$T_{2}^{4}-T_{1}^{4}$【ウ】形状係数【エ】ステファン・ボルツマン


(b)下面温度が350K、上面温度が270Kに保たれている直径1m、高さ0.1mの円柱がある。伝導によって円柱の高さ方向に流れる熱流$Φ$の値[W]として、最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
ただし、円柱の熱伝導率は$0.26W/(m・K)$とする。また、円柱側面からのその他の熱の伝達及び損失はないものとする。

(1)3 (2)39 (3)163 (4)653 (5)2420

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(a)・・・(3)
(b)・・・(3)
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