熱と伝熱の基礎 ミニテスト【第2回】

正解：（4）4乗
ステファン・ボルツマンの法則では、物体から放射されるエネルギーは絶対温度の4乗に比例します。つまり温度が2倍になると、放射エネルギーは2⁴＝16倍に跳ね上がります。この「4乗」という数字はビル管理士試験で頻出なので、確実に暗記してください。「ステファン・ボルツマン＝4乗」とセットで覚えましょう。

正解：（2）高温の物体のみが熱放射を行い、低温の物体は放射しない
これは誤りです。すべての物体は絶対零度（0 K ＝ -273.15℃）でない限り、温度に応じた熱放射を行っています。氷のように冷たく見える物体でも、微弱ながら赤外線を放射しています。「高温の物体だけが放射する」という思い込みは試験で狙われるひっかけポイントです。温度が高いほど放射エネルギーが大きいのは事実ですが、「低温＝放射しない」は間違いです。

正解：（2）熱伝達 → 熱伝導 → 熱伝達
壁を通じた熱貫流は、3つのステップで構成されます。まず室内の空気から壁の表面へ（熱伝達）、次に壁の内部を通過（熱伝導）、最後に壁の外側表面から外気へ（熱伝達）です。「伝達→伝導→伝達」の順番を「サンドイッチ」でイメージしてください。パン（伝達）で具材（伝導）を挟んでいる形です。この構成がそのまま熱貫流率の計算式 1/K ＝ 1/αi ＋ d/λ ＋ 1/αo に反映されています。

正解：（3）断熱材の内部に静止空気層を多く含んでいるため
断熱材（グラスウール、発泡スチロールなど）が高い断熱性能を持つのは、内部に静止空気の層をたくさん閉じ込めているからです。静止空気の熱伝導率は約0.024 W/(m・K)と非常に小さく、これが断熱のカギになっています。グラスウールの熱伝導率が約0.04と低いのも、ガラス繊維の間に空気が閉じ込められているからです。「断熱＝静止空気を利用」と覚えましょう。

正解：（3）空気は熱伝導率が大きいため、断熱には不向きである
これは誤りです。静止空気の熱伝導率は約0.024 W/(m・K)で、物質の中でも特に小さい値です。だからこそ断熱材は空気を閉じ込めて利用しています。「空気は熱伝導率が大きい」は完全に逆です。ただし注意点として、空気が「動く」と対流により熱が運ばれるため、断熱には静止した空気であることが重要です。その他の選択肢はすべて正しい記述です。