化学地学物質の状態・構成・変化理科生活と物質

「結露」を防ぐには?対策はあるの?例題で考えよう!理科教員資格ありのライターが解説

例題3

熱伝導率λ、厚さをdの物体の両側の温度差がΔTの時の熱流速(面積当たりの熱通過量、単位はW/m2)は以下のように表されます。

image by Study-Z編集部

カーテンで断熱しているとは言え、窓ガラス側と室内で温度差があるため多少は熱の伝達があります。カーテンの熱伝導率をλ=0.1W/mK、厚さd=5mmとした時、カーテンの単位面積辺りの熱の通過量(熱流束q)は何Wでしょうか.。

例題3の解説

カーテンの内外で温度差12℃であるため、上式にλ = 0.1 w/mK , d = 0.005 , ΔT = 12 を代入すると熱流束q = 240 W / m2と求まります。

例題4

カーテンの外側を問1の温度にし、カーテンに問2の熱の通過量があっても、窓ガラスとカーテンの間の気温にはほとんど影響せず結露は発生しないことが分かりました。しかし、カーテンの内外で温度差が大きくなると影響があるかもしれません。ここで熱流速qを問2の値以下にすれば、カーテンと窓ガラスの間の温度が上昇することなく結露が発生しないとしましょう。

カーテンの外側の窓ガラスとの間の空間温度が0℃で室温が24℃の時、カーテンの厚さを何mm以上にする必要があるでしょうか。熱伝導の式から求めましょう。

例題4の解説

温度差ΔTが24℃で、λは問2と同じ0.1 W/mK 、厚さdは未知数で、熱流束qが240W/m2なのでこれらを代入してdを求めるとd =10mmです。

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少し物理のような例題を扱ったが、ここでは断熱するものが厚いほど断熱効果が大きく結露ができにくいことを確認する狙いがある。

断熱すれば結露対策の効果が大きい

結露は、温度が高い気体が急に冷やされると、気体として存在していた「水蒸気」の一部が液体として現れるもの。温度が低いほど、飽和水蒸気量が小さく、気体として存在できる「水」が少ないのです。

温度差が大きいほど飽和水蒸気量の差も大きいため結露が現れやすくなりますので、カーテン等で断熱し温かい空気と冷たい窓ガラスが直接当たらないようにすることで結露発生を低減できます。

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