問題表面温度 600 K、放射率 0.90 の壁面が、温度 300 K の大きな周囲壁面に囲まれている。壁面の単位面積当たりの正味の放射熱流束(放射による熱損失)[kW/m²] に最も近い値はどれか。ステファン・ボルツマン定数は 5.67×10⁻⁸ W/(m²·K⁴) とし、周囲は黒体とみなす。
- a6.9 kW/m²
- b6.2 kW/m²
- c0.58 kW/m²
- d62 kW/m²
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正解:b. 6.2 kW/m²
正解は「6.2 kW/m²」。正味の放射熱流束は q = εσ(T1⁴ − T2⁴) である。600⁴ = 1.296×10¹¹、300⁴ = 8.1×10⁹ より差は 1.215×10¹¹ なので q = 0.90 × 5.67×10⁻⁸ × 1.215×10¹¹ ≒ 6,200 W/m² = 6.2 kW/m² となる。「6.9 kW/m²」は誤り。放射率 0.90 を掛けていない。黒くない面では放射率を乗じる。「0.58 kW/m²」は誤り。温度を絶対温度に直さず、600 K を 327℃、300 K を 27℃ のように扱っている。放射の式は絶対温度の4乗を用いる。「62 kW/m²」は誤り。桁を1つ誤った値である。σ(T1⁴−T2⁴)ε = 6,200 W/m² を kW に直すと 6.2 になる。
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