材料の熱的性質
アルミニウム(熱伝導率237 W/(m·K)、密度2700 kg/m³、比熱900 J/(kg·K))の熱拡散率 α = κ/(ρc) はどれに最も近いか。
- A約9.8×10⁻⁵ m²/s
- B約9.8×10⁻² m²/s
- C約0.26 m²/s
答えと解説を見る
正解：A. 約9.8×10⁻⁵ m²/s
α = 237/(2700×900) = 237/(2.43×10⁶) ≈ 9.75×10⁻⁵ m²/s で、約9.8×10⁻⁵ m²/s です。熱拡散率は、温度の変化が材料の中をどれだけ速く伝わるかを表す量で、非定常の熱伝導の式 ∂T/∂t = α∇²T に現れます。厚さ L の材料の内部まで温度が変わる時間の目安は L²/α で、厚さ10 mmのアルミニウムでは約1 sです。約9.8×10⁻² m²/s は、比熱を J/(g·K) の0.9のまま使って1000倍にずれた値です。約0.26 m²/s は密度を掛け忘れて κ/c とした値で、単位も m²/s になりません。