熱の伝わり方について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。
(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 [W]は、\(S_2 F_{21} \sigma\) ( (イ) ) で与えられる。ただし、\(F_{21}\) は、(ウ) である。また、\(\sigma\) [W/(m\(^2\cdot\)K\(^4\))] は、(エ) 定数である。
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要点
正解は(3)。真空中でも伝わる熱移動は熱放射で、ステファン・ボルツマンの法則により絶対温度の4乗差に比例します。幾何学的な見え方は形態係数 F_{21} で表します。
詳細解説
正解は(3)です。
真空中でも伝わる熱移動は (ア) 熱放射(輻射)です。
ステファン・ボルツマンの法則により、放射エネルギーは絶対温度の 4乗 に比例します。熱流の式は \( \sigma (T_2^4 - T_1^4) \) を含みます。
\(F_{21}\) は面の幾何学的配置で決まる (ウ) 形態係数 です。
\(\sigma\) は (エ) ステファン・ボルツマン 定数です。
以上より、選択肢(3)が正解です。