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ひなたぼっこをしてふと思ったのですが、完全に断熱された部屋で 空気の出入りが全く無くて(完全密閉) 窓からお日様が差し込んでくる状態だと、室温は何度まで上がるのでしょうか?

●質問者: suzume_oyado
●カテゴリ:科学・統計資料 生活
✍キーワード:ひなたぼっこ 差し 空気
○ 状態 :終了
└ 回答数 : 7/7件

▽最新の回答へ

1 ● spyglass
●18ポイント

日向ぼっこ、と言うと聞こえがいいですが極論で何度まで上昇するか?というポイントに絞ってお答えします。

季節にもよりますが真夏の車中を想像してください。

ダッシュボード付近は70度を軽く越え、車内温度は約60度に達します。

http://www.ueharaweb.com/tempcar.htm

よく子供や愛犬を放置、とニュースで見ますが考えられないですね。

◎質問者からの返答

車だと完全に断熱・密閉されていないので まだあがると思うのです。


2 ● j4mika
●17ポイント

入ってきた電磁波(太陽光)が全て吸収され、その部屋からの電磁放出が無く、永遠と保持し続けられるのであれば、理論上は太陽の表面温度である6000度くらいまでは行くのではないでしょうか?

太陽の光を集めると何度ぐらいまで温度を上げることができますか?

ただ、実際には、夜もありますし、熱も電磁波などに変換され損失もありますので、ソーラー温水器やボンネットなどの実例にあるように100度くらいまでが限界ではないでしょうか?

◎質問者からの返答

>6000度くらいまでは

そう思ったのですが、太陽から離れていると それよりは下がってしまうのでしょうかね?


3 ● j4mika
●17ポイント

あくまで、理論上の話ですが、

>太陽から離れていると それよりは下がってしまうのでしょうかね?

それはあり得ないのではないでしょうか?

と申しますのも、温度が何度まで上がるか否かは、どういった色の光(電磁波スペクトル)が地球に届いているかであり、温度が6000度というのは、電磁波のスペクトルが6000度の部分ですので、永遠に照射し続ければいつかは6000度になるように思います。

むしろ、太陽に含まれる、もっと高温域の僅かな電磁波スペクトルまで地球に到達していて永遠と照射し続けられるのであれば、太陽の中心温度まで到達する可能性もあるのではないかと思っています。

更に、追求すれば、宇宙線も透過させることなく、確実に熱に変換し蓄熱できれば、ビックバーンの頃の温度すら再現できるのでしょうかね?

理論上はこれも正しいような気がしますが、自信なしです。

http://web.canon.jp/technology/s_labo/light/002/01.html

◎質問者からの返答

おぉ。そうなると、6000℃以上という事ですね!

6000℃の空気か・・・。ポカポカ。


4 ● LaLaLa
●17ポイント

394K(=摂氏121度)かそれよりちょっと低いくらいだと思います。

考え方ですが、面積Sの部屋の窓が太陽光に直角に向き合っているとします。

部屋の絶対温度をTとすると、窓から外へ出て行く黒体輻射(おもに赤外線)のエネルギーは部屋の絶対温度の4乗と窓の面積に比例し、単位時間当たりσT^4・Sです。ここでσはシュテファン・ボルツマンの法則の定数σ=5.67×10^-8 W・m^-2・K^-4。

また、窓から室内へ入り込む太陽光のエネルギーは窓の面積に比例して、単位時間当たりa・Sです。ここでaはいわゆる太陽定数で、地球付近の宇宙空間ではa=1.37×10^3W・m-2。

平衡状態では部屋に入るエネルギーと出ていくエネルギーが等しいので、両者を等しいとおくと

σT^4・S=a・S (*)

よってT^4=a/σ。これを解くとT≒394K≒摂氏121度がわかります。

実際には、太陽光が大気を通り抜けてくる際にいくらか減衰するので、aをやや小さく見積もる必要があり、もう少し低い温度になるはずです。

かりに部屋の窓が太陽光に対して直角ではなく傾いているなら、式*の右辺で、a・Sのかわりにa・Scosθ(θは窓の法線と太陽光がなす角)を使ってTを求めることができます。もちろん、直角の場合より部屋の温度は低くなります。


5 ● Lhankor_Mhy
●17ポイント

科学には疎いので何とも言えませんが、完全に断熱した熱源も輻射によりエネルギーを失います。輻射のエネルギーは熱源と周囲の温度差によるので、ある温度で太陽からのエネルギーと輻射のエネルギーが釣り合い平衡状態になるはずです。

部屋が正6面体でその1面に対して垂直に太陽光が照射され続けると仮定します。そうすると、吸熱面に対して放熱面は6倍になりますから、

熱放射 - Wikipedia

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%86%B1%E6%94%BE%E5%B0%84

太陽定数 - Wikipedia

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E9%99%BD%E5%AE%9A%E6%95%B...

↑によれば、周辺の温度が300Kだとすると(放射率=吸収率として)

6\sigma(T^4-300^4)=1366

が成り立つ温度Tで平衡するはずです。

計算してみたところ、約332Kでした。思ったよりも低い温度でしたので、私の考えが何か間違っているかもしれません。その際はポイントは0でお願いします。

もちろん、現実には、部屋の断熱性能・ガラスの遮熱性能によります。


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