伝熱（熱伝導・熱放射・熱伝達・熱通過）

正解

正解：(4) 固体壁両側の流体間の熱通過による熱移動量は、固体壁の厚さの2乗に反比例する。

解き方

1. 固体壁を通しての熱通過量は Q = K × A × Δt で表され、熱通過率Kは 1/K = 1/α1 + L/λ + 1/α2（L：壁厚、λ：熱伝導率、α1・α2：両側の熱伝達率）から求める。
2. 壁の厚さLは熱抵抗L/λとして1乗で効くので、熱通過量が壁厚の2乗に反比例することはない。(4)が適当でない。
3. なお、熱伝導はフーリエの法則により温度勾配に比例し、黒体の放射エネルギーはステファン・ボルツマンの法則により絶対温度の4乗に比例する。

選択肢ごとの解説

1. (1)適当。フーリエの法則により、熱伝導による熱量は温度勾配に比例する。
2. (2)適当。ステファン・ボルツマンの法則により、黒体の放射エネルギーは絶対温度の4乗に比例する。
3. (3)適当。熱伝達率は流速や伝熱面の形状・寸法、流体の物性などで変わる。
4. (4)適当でない。壁厚は熱抵抗L/λとして1乗で効き、熱通過量が壁厚の2乗に反比例することはない。