問題黒体の表面から放射される単位面積あたりのエネルギーは、ステファン・ボルツマンの法則により絶対温度の4乗に比例する。炉壁の表面温度が 300 K から 600 K に上昇したとき、放射されるエネルギーは何倍になるか。
- a2倍
- b4倍
- c8倍
- d16倍
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正解:d. 16倍
正解は「16倍」。放射エネルギーは絶対温度の4乗に比例するので、温度が 300 K から 600 K へ2倍になると、放射エネルギーは 2の4乗=16倍になる。「2倍」は誤り。温度に比例すると考えた値で、4乗に比例する関係を使っていない。「4倍」は誤り。温度の2乗に比例すると考えた値である。「8倍」は誤り。温度の3乗に比例すると考えた値(2の3乗=8倍)である。放射による熱の移動は温度が高いほど急に大きくなるため、高温の電気炉では放射伝熱が支配的になる。
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