ねつ 熱の伝わり方を 楽しく学ぼう - 三菱電機...
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熱の伝わり方を
楽しく学ぼう
1
つたねつ
© Mitsubishi Electric Corporation
いろんなものの熱の伝わり方を比べてみようねつ つた くら
エアコン 冷蔵庫
炊飯器 給湯器すい はん き
れい ぞう
きゅう とう き
熱をあつかういろいろな電気製品たちせい ひんねつ
2© Mitsubishi Electric Corporation
物の種類により熱の伝わり方に大きなちがいがある
同じ温度でも手でさ
わるとちがう温度に
感じることがある
冷たいと感じること
は、さわった手の熱
がうばわれること氷 棒の片方のはしを氷水にいれ
て、しばらくすると冷(つめ)たくなってくるね
温度
室温25℃
0℃
木
ステンレス
銀
熱の移動
しゅ るい
ねつ
ぼう かた
ねつ つた
ねつ
い どう
3© Mitsubishi Electric Corporation
つめ
ねつ
熱の伝わりやすさは材料によってちがう
おもな材料の熱伝導率
伝わりやすい
伝わりにくい
羊毛
銀 : 419銅(どう): 386金 : 320アルミニウム : 203鉄 : 35~58ステンレス : 16水 : 0.594ガラス : 0.55~0.75プラスチック : 0.1~0.4木 : 0.15~0.25羊毛 : 0.042空気 : 0.0257
単位 W/mKたん いねつ でん どう りつざい りょう
ざい りょうねつ つた
つた
つた
4© Mitsubishi Electric Corporation
ステンレスのナイフやフォーク
(この意味はP17を見てね)
熱の伝わり方を実験してみよう(その①)
①氷をとかす実験
・10円玉(銅)5枚の上に氷を乗せる
・100円玉(白銅)5枚の上に氷を乗せる
どちらが早くとけるかな?
白銅 (銅:ニッケル=3:1の合金)
はく どう
ねつ つた
はく どう
まい
じっ けん
どう まい
5© Mitsubishi Electric Corporation
熱の伝わりやすさは材料によってちがうざい りょうねつ つた
どう
じっ けん
・10円玉5枚
・四角い氷
くわしくは「氷をとかす実験」の動画を見てね
・アルミニウムのトレー
・100円玉5枚
①氷をとかす実験で用意するもの
6© Mitsubishi Electric Corporation
熱の伝わりやすさは材料によってちがうざい りょうねつ つた
じっ けん
まい まい
じっ けん
熱の伝わり方を実験してみよう(その①)ねつ つた じっ けん
①氷をとかす実験でわかったこと
・10円玉(銅) 386・100円玉(白銅) 29
まわりの熱はアルミニウムのトレーを伝わって
→ 10円玉や100円玉 → 氷
の順番で伝わる。銅のほうが熱伝導率が大きい
から早くとけたんだね
どう ねつ でん どう りつ
ねつ つた
じゅんばん つた
単位 W/mKたん い
じっ けん
どう
はく どう
7© Mitsubishi Electric Corporation
熱の伝わりやすさは材料によってちがうざい りょうねつ つた
熱の伝わり方を実験してみよう(その①)ねつ つた じっ けん
②棒を冷やす実験
・ステンレスの棒
・銅の棒
・銀の棒
同時に棒のはしを氷水につけると
どれがいちばん早く冷たくなるか
な?
ぼう じっ けん
どう
ぼう
ぼう
ぼう
ぼう
つめ
ひ
8© Mitsubishi Electric Corporation
熱の伝わりやすさは材料によってちがうざい りょうねつ つた
熱の伝わり方を実験してみよう(その②)ねつ つた じっ けん
・アルミニウムのトレー
・発ぽうスチロール
②棒を冷やす実験で用意するものぼう
・ステンレスの棒
・銅の棒
・銀の棒
どう
ぼう
ぼう
ぼう
くわしくは「棒を冷やす実験」の動画を見てね
ひ
ぼう じっ けんひ
9© Mitsubishi Electric Corporation
熱の伝わりやすさは材料によってちがうざい りょうねつ つた
じっ けん
熱の伝わり方を実験してみよう(その②)ねつ つた じっ けん
②棒を冷やす実験でわかったこと
・ステンレス 16・銅 386
熱伝導率が大きい銀の棒が一番早く冷たく
なったね
・銀 419
ねつ でん どう りつ ぼう
どう
単位 W/mKたん い
つめ
ぼう ひ
10© Mitsubishi Electric Corporation
熱の伝わりやすさは材料によってちがうざい りょうねつ つた
じっ けん
熱の伝わり方を実験してみよう(その②)ねつ つた じっ けん
ヒートパイプとは?
とても熱を伝えやすい魔法の棒
熱が移動(速い)
熱をはきだす
冷たくなる
氷がとける
熱をすいとる
銅でできたパイプの中の圧力を低くして中にちょっとだけ水がはいっている
実験して熱の伝わり方の速さを銀の棒と比べて
みよう
ねつ つた ま ほう ぼう
どう あつ りょく ひく
くらじっ けん ねつ つた ぼう
ねつ
ねつ
ねつ
い どう
つめ
11© Mitsubishi Electric Corporation
・銀の棒
・ヒートパイプの棒
同時に棒のはしを氷水につけるとどちらが
早く冷たくなるかな?
ぼう
ぼう
ぼう
つめ
くわしくは「ヒートパイプと銀を比べてみよう」の動
画を見てね
③ヒートパイプと銀を比べてみようくら
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ヒートパイプとは?
くら
熱の伝わり方を実験してみよう(その③)ねつ つた じっ けん
・ヒートパイプ 約30000~40000・銀 419
単位 W/mKたん い
つめ
くら
③ヒートパイプと銀を比べる実験でわかったこと
銀は一番熱伝導率が大きい金属として知られていますが、
ヒートパイプはその何十倍も熱伝導率があるよ
ヒートパイプの方があっという間に冷たくなったね
ねつ でん どう りつ
きん ぞくねつ でん どう りつ
やく
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ヒートパイプとは?
じっ けん
熱の伝わり方を実験してみよう(その③)ねつ つた じっ けん
人工衛星でのヒートパイプの活用
人工衛星の太陽に向いている面は+150~200℃、
太陽に向いていない面は-100℃でものすごく温度
の差があるよ
人工衛星を正しく動作させるために中にはヒート
パイプがつかわれていて温度が25℃くらいに保たれているよ
えい
えい
さ
えい
たも
14© Mitsubishi Electric Corporation
えい
人工衛星
(人工衛星に興味がある人はhttp://www.mitsubishielectric.co.jp/society/space/ もクリックしてみてね)
えい きょうみ
ノートパソコンにもヒートパイプが使われている
計算に使われるCPUの熱をヒートパイプを使って
パソコンの外部の近くに移動させてからファンで
冷やしているよ
拡大図
ノートパソコンでのヒートパイプの活用
CPUなど ファン
ヒートパイプ
ねつ
い どう
ひ
かく だい ず
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しーぴーゆー
しーぴーゆー
他の熱の伝わりかたを利用した身の周りのもの
セーター(熱伝導)毛糸のセーターは空気をたくさんふくみ
体温が外に伝わりにくいので暖かい
アルコール(せん熱)蒸発するときに熱をうばうので注射の前
に消毒アルコールでふくと冷たく感じる
すだれ(熱ふく射)太陽からの熱をさえぎるのですずしく感
じる
ねつ まわ
ねつ でん どう
つた あたた
ねつ
ねつ しゃ
じょうはつ ねつ しゃ
しょう どく つめ
ねつ
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熱は、その物の厚みが厚いほど伝わりにくく、面積が大きいほど伝わりやすく、温
度差が大きいほど伝わりやすい
だから公平になるように、熱の伝わりやすさ(熱伝導率)は、厚さ1mで面積1m2
の物の表裏に1Kの温度差を加えたとき、その物の表から裏に1秒間に流れる熱
(エネルギー)の量:W/mKって単位で表すんだ
今は、公平にした熱の伝わりやすさ、くらいに考えておけばいいよ
[付録: 熱の伝わりやすさ(熱伝導率)の単位について]
W(ワット): 一秒あたりのエネルギー移動量の単位です熱もエネルギーの一つの形なんだ
m(メートル):長さの単位です
K(ケルビン):温度差の単位です。ここでは℃(度)で測る温度差と同じと考えてていいよ
ねつ ねつ でん どう りつ
たん い
たん い
さ
い どう
あつ
17
たん い
たん い
単位 W/mKたん い
ふ ろく
ねつ
せき
さ
ねつ あつ つた つた
さ つた
ねつ つた ねつでんどうりつ あつ せき
おもてうら さ うら ねつ
りょう たん い
ねつ つた
© Mitsubishi Electric Corporation
はか
18© Mitsubishi Electric Corporation