材料の熱的性質
同じ室温(約20℃)に十分長く置いた金属の板と木の板を手で触ると、金属のほうが冷たく感じる。主な理由はどれか。
- A金属は木より質量あたりの比熱がずっと大きく、手から多くの熱を吸い取ってため込むから
- B金属は熱浸透率 √(κρc) が木よりはるかに大きく、接触面が金属の温度に近くなるから
- C室温に置いても、金属は表面から熱が逃げやすく、表面の温度が木の表面より低くなっているから
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正解：B. 金属は熱浸透率 √(κρc) が木よりはるかに大きく、接触面が金属の温度に近くなるから
温度の違う2つの物体が触れた直後の接触面の温度は、それぞれの熱浸透率 e = √(κρc) で重みをつけた平均になります。金属は熱伝導率が木の数百倍以上で熱浸透率もはるかに大きいので、接触面の温度は金属の温度に近い20℃付近まで下がり、皮膚から熱が速く奪われて冷たく感じます。木では接触面の温度が体温に近いままです。質量あたりの比熱は、乾いた木(約1.7 J/(g·K))のほうがアルミニウム(約0.9 J/(g·K))より大きいので、比熱では説明できません。同じ室温に十分置けば、表面の温度はどちらもほぼ室温で、違いはありません。