一級ボイラー

一級ボイラー技士 / 論点

伝熱(熱伝導・熱伝達・放射伝熱)

伝熱とは、物体の中を熱が伝わる熱伝導、固体壁と流体の間で熱が移る熱伝達、電磁波の形で熱が放出・吸収される放射伝熱の3つの熱の移り方のことで、放射伝熱量は絶対温度の4乗の差に比例する。

定義・原理から導けます
覚えること
熱伝導=物体の中を熱が伝わる。平板壁を伝わる熱量は温度差・面積に比例し、厚さに反比例。
熱伝達=固体壁とそれに接する流体の間の熱移動。沸騰や凝縮のように相変化を伴うと熱伝達率は極めて高い。
放射伝熱=内部エネルギーを電磁波の形で放出して他の面に吸収される。伝わる熱量は絶対温度の「4乗の差」に比例(=T₁⁴−T₂⁴。「差の4乗」ではない)。
水管の表面温度は内部流体より20〜30℃程度高い。
まちがえやすいところ
「絶対温度の差の四乗に比例」と語順を入れ替える(4乗してから引くのが正しい)。熱伝導の比例・反比例を逆にする。
確認に使った資料
ステファン・ボルツマンの法則(q∝T₁⁴−T₂⁴)から説明できる

なぜそうなのか

放射伝熱の熱量はT₁⁴−T₂⁴(4乗してから引く)に比例する。「差の4乗(T₁−T₂)⁴」と語順を入れ替えた誤りが定番だが、ステファン・ボルツマンの法則は「それぞれの面が絶対温度の4乗で放射し合う」もの——先に4乗、あとで差し引きと覚える。熱伝導が「温度差・面積に比例、厚さに反比例」なのは、熱の通り道が広く・短く・落差が大きいほど流れやすい、という水路のイメージそのまま。

この論点、1問だけ

知らなければ「わからん」でいい。その場で答えと教科書が出ます。

令和7年10月公表 問1(4)
放射伝熱によって伝わる熱量は、高温物体の絶対温度と低温物体の絶対温度との差の四乗に比例する。
教科書ではこう
熱伝導=物体の中を熱が伝わる。平板壁を伝わる熱量は温度差・面積に比例し、厚さに反比例。
熱伝達=固体壁とそれに接する流体の間の熱移動。沸騰や凝縮のように相変化を伴うと熱伝達率は極めて高い。
放射伝熱=内部エネルギーを電磁波の形で放出して他の面に吸収される。伝わる熱量は絶対温度の「4乗の差」に比例(=T₁⁴−T₂⁴。「差の4乗」ではない)。
水管の表面温度は内部流体より20〜30℃程度高い。
まちがえやすいところ「絶対温度の差の四乗に比例」と語順を入れ替える(4乗してから引くのが正しい)。熱伝導の比例・反比例を逆にする。
この記述は誤り。先に4乗してから引く(T₁⁴−T₂⁴)。引いてから4乗するのではない。順序が逆。
資料:この内容の出題を全部読む(5回分の全文・正誤・解説)

5 回出題(正しい記述 4/誤りの記述 1)。問題文・正答は公益財団法人 安全衛生技術試験協会の公表試験問題より。

この論点は正しい記述と誤りの記述の両方が出題されています。2つを見比べると、どこを取り違えやすいのかがはっきりします。

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