電験3種「機械」のポイント その21 電気加熱、熱量と電力

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電験3種「機械」のお勉強21回目のテーマは「電気加熱、熱量と電力」です。

 

ワットとジュールの関係

効率を考慮しない場合、1秒間における1Wの電力量1W・sと、1Jは等しくなります。

実際には効率が存在するので、電力に効率ηを乗じた値がJ(ジュール)という熱量になります。

 

物質の状態変化

固体が液体になる事を「融解」、液体が気体になる事を「気化」といい、それぞれに必要な熱量を「融解熱」「気化熱」といいます。

気化熱、融解熱のように、状態の変化に必要な熱量を「潜熱」といいます。

 

潜熱の説明

融解中及び気化中は、完全に液体や気体になるまで物質の温度は変わりません。

水の場合、0℃で氷から水または水から氷となり、100℃で水から水蒸気に変わり、その間完全に融解、気化するまでは温度が変わらずに融解や気化に熱量が使われます。

 

熱移動の種類

熱の移動には、伝導・対流・放射の3種類があり、物質中の熱エネルギーの移動のしやすさ熱伝導率といいます。

異なる状態の2つの物質、気体、液体間などの熱エネルギーの移動のしやすさも熱伝導率で表します。

 

沸騰と蒸発

沸騰と蒸発は、現象としてはどちらも気化を表しますが、意味合いは異なります

沸騰とは、液体の過熱や減圧によって液体内部から起きる気化現象を言います。

蒸発は液面で起きる気化現象を示します。

水の場合、大気圧下では常温で沸騰することはなく、加熱によって沸騰が起こります。

液体窒素などの大気圧で液体として存在できる温度がとても低いものでは常温で沸騰します。

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