3種、機械、電熱の問題の補足。

ここの補足、です。

問１９４
電気炉壁の外側から１０ｃｍ、３０ｃｍの点の内部温度がそれぞれθ1＝７２℃、θ2＝１４２℃、熱伝導率λ＝０．９４【Ｗ／（ｍ・Ｋ）】の場合、単位面積（１ｍ＾２）あたりの熱抵抗Ｒ（Ｋ／Ｗ）は、

Ｒ＝ｌ／λ＝（０．３－０．１）／０．９４＝０．２１３（Ｋ／Ｗ）

この熱抵抗Ｒと温度Δｔとから、熱損失Ｑ（Ｗ／ｍ＾２）は、

Ｑ＝Δｔ／Ｒ＝（１４２－７２）／０．２１３≒３２９（Ｗ／ｍ＾２）

問１９５
熱回路におけるオームの法則によって解くことができる。熱流Ｉ（Ｗ）、熱抵抗Ｒ（Ｋ／Ｗ）、熱伝導率【Ｗ／（ｍ・Ｋ）】、温度差θ、伝熱面積Ｓ（ｍ＾２）、壁の厚さｌ（ｍ）とすれば、

Ｉ＝θ／Ｒ　（１）
Ｒ＝ｌ／λＳ（Ｋ／Ｗ）　（２）

（２）式を（１）式に代入すると、
Ｉ＝（λＳ／ｌ）×θ＝０．４×２５／０．１×４＝４００（Ｗ）

問１９６
１気圧で２０℃の水５．６ｌを全て蒸発させる熱量Ｑ（kcal）は、

Ｑ＝５.６×（１００－２０）＋５４０×５．６＝３４７２（ｋｃａｌ）
【２０℃→１００℃へ必要な熱量と、１００℃から蒸発に必要な熱量の和となる】

この熱量を、効率η＝７０％、４時間で発生する電熱装置の出力Ｐは、１ｋＷｈ＝８６０ｋｃａｌであるから…、

Ｐ＝３４７２／（０．７×８６０×４）＝１．４（ｋＷ）

問１９７
直径ｄ（ｍｍ）、長さｌ（ｍ）である電熱線の表面積Ｓ（ｍ＾２）は、

Ｓ＝πｄ×１０＾－３×ｌ（ｍ＾２）

となる。一方、表面電力密度ｗ（Ｗ／ｍ＾２）は、消費電力Ｐ（Ｗ）を表面積Ｓ（ｍ＾２）で除したものであるから、

ｗ＝Ｐ／Ｓ＝Ｐ／（πｄｌ×１０＾－３）

よって、電熱線の長さｌ（ｍ）は、

ｌ＝６００×１０＾－３／（π×０．７×５×１０＾－４）≒５．４６（ｍ）

問１９８
誘電加熱は、誘電体内の損失電力を利用して内部から直接過熱するもので、誘電損失の大きい物質ほど有利に加熱できる。（問では誤りを選ぶ問題で、（３）が、「誘電加熱に適さない」となっている）

誘電体の発熱量Ｐは、

Ｐ＝（５／９）ｆ・εｓ・ｔａｎ δ・Ｅ＾２×１０＾－１０（Ｗ／ｍ＾３）
（ｆ：電源周波数Ｈｚ、εｓ：比誘電率、δ：誘電体損失角、Ｅ：電界の強さＶ／ｍ）