熱と伝熱の基礎 ミニテスト【第3回】

正解：（2）Kが小さいほど断熱性能が高い
熱貫流率K〔W/(m²・K)〕は、壁体を通じてどれだけ熱が逃げやすいかを表す値です。Kが大きい＝熱が逃げやすい＝断熱が悪い、Kが小さい＝熱が逃げにくい＝断熱が良いと覚えましょう。断熱性能を上げるには、壁を厚くしたり断熱材を入れたりしてKを小さくします。（1）は逆なので要注意。試験では「大きい・小さい」の入れ替えが頻出です。

正解：（2）小さくなる
断熱材を追加すると、壁体全体の熱抵抗（1/K）が増加するため、熱貫流率Kは小さくなります。計算式 1/K ＝ 1/αi ＋ d/λ ＋ 1/αo を見ると、断熱材を追加するということは d/λ の項が増えることを意味します。断熱材はλ（熱伝導率）が小さい材料なので、d/λ の値は大きくなり、1/Kが大きくなる＝Kが小さくなるわけです。「断熱材追加→K小さく→断熱アップ」の流れを押さえましょう。

正解：（4）300 W
熱貫流量の公式 Q ＝ K × A × ΔT に数値を代入します。
Q ＝ 2.0 × 10 × 15 ＝ 300 W
この公式は「K（熱貫流率）× A（面積）× ΔT（温度差）」の掛け算だけなので、落ち着いて計算すれば確実に正解できます。単位の確認もしておくと安心です。W/(m²・K) × m² × K ＝ W となり、ちゃんとワット（W）が出ます。

正解：（2）d/λ は壁体内部の熱伝導に対する抵抗を表す
この式の各項目を整理しましょう。1/αi は室内側の熱伝達抵抗（空気→壁面）、d/λ は壁体内部の熱伝導抵抗（dは壁の厚さ、λは熱伝導率）、1/αo は外気側の熱伝達抵抗（壁面→外気）です。1/Kは熱貫流の「全抵抗」であり、値が大きいほど熱が通りにくい＝断熱性能が高いので（4）は逆です。「1/K＝全抵抗＝大きいほど断熱良い」「K＝小さいほど断熱良い」と対比して覚えましょう。

正解：（4）ステファン・ボルツマンの法則では、放射エネルギーは絶対温度の2乗に比例する
ステファン・ボルツマンの法則で放射エネルギーが比例するのは、絶対温度の4乗です。「2乗」は誤りです。第2回でも出題しましたが、この「4乗」は試験で繰り返し問われる超重要ポイントです。その他の選択肢はすべて正しい内容です。（1）熱伝導＝物質内部、（2）熱伝達＝壁と空気、（3）K大＝通過熱量多い、（5）熱貫流＝伝達＋伝導＋伝達の合計。第1回・第2回の総まとめとしてしっかり復習しましょう。