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魔法瓶などの真空断熱層は、「真空」と言いながらも実は「減圧」状態にあり、その断熱層の中には若干の気体分子が残っていますよね?だとしたら、その断熱層を減圧する前に、断熱層となる層の空気を、空気よりも比熱の高い二酸化炭素などに置換することで断熱性能を向上させることができるのでしょうか。

問題は、減圧後の気圧がどの程度であり、「若干しか残らない気体分子の比熱」が断熱性能にどのくらい影響するかということだと思いますが、詳しい方がいらっしゃいましたら、回答をどうぞよろしくお願いいたします。

なお、私はその業界で働いてるわけではありません。二酸化炭素への置換が有効だと思える回答を頂けた場合には、この案を業界に無償で提供することを約束します。

●質問者: schytayler
●カテゴリ:科学・統計資料
○ 状態 :終了
└ 回答数 : 2/2件

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1 ● たけじん
ベストアンサー

魔法瓶の真空断熱技術では、10^-3Pa程度の真空度。つまり、10^-8気圧程度。
したがって、ものすごくざっくりいうと、二酸化炭素の比熱の効果も、10^-8程度に小さくなるということになる。
もし、断熱効果を上げたかったら、気体置換より真空度を上げるほうが効果的と考えられます。が、真空度よりも、瓶の構造やコーティングの効果の方が、これ以降は重要な要素になりそうです。

したがって、気体の置換効果はあまりなさそうです。


schytaylerさんのコメント
あーらら、やはりそうでしたか。うすうすそうではないかと想像してはいましたが、少しがっかりするのと同時に、回答をいただけて安心しています。ありがとうございます。

schytaylerさんのコメント
追伸:コーティングによる断熱を想像するのはたやすいことですが、「瓶の構造」による断熱というのは、具体的にはどういうものでしょうか。ダメな構造と優れた構造を比較して説明していただけると助かります。

なぽりんさんのコメント
容器口の部分はどうしても外部と内部がつながって熱が伝わるので、そこに断熱性能が高くしかも密閉性の高い部材を使う。>すぐれた構造 窓の二重サッシとにていますね。>縁のぶぶんを樹脂で断熱しつつ剛性をあげる

schytaylerさんのコメント
ありがとうございます。とても良い勉強になります。

たけじんさんのコメント
もともと伝熱性の低い強化ガラスを使用しているので、接続部もたぶん効果が少ないでしょう。残るは、蓋の断熱性と、瓶との接触面の処理です。 かなり成熟した技術と思われます。ガラスやステンレスに替わる材料が求められているのでしょう。

schytaylerさんのコメント
かなり成熟した技術だというのは、仰るとおりだと思います。ありがとうございます。

2 ● miharaseihyou

形状から言えば、表面積が少なく容積が大きいほど熱の遮断効率が良くなります。
理想的には真球が一番です。
多くの断熱容器は便宜的に円筒形が多いのですが、加工が容易でコスパに優れている形が円筒形です。

また、断熱材の性能は含まれている空気の層が多いほど大きくなります。
空気の熱抵抗は固体や液体に比べると3桁くらいは大きくなるので、流動しない空気層を多数抱えることで断熱性能が上がります。
一つの空気層が広くなったら熱対流してしまうので断熱になりませんが、動かない限りは空気そのものが断熱材なのです。

二酸化炭素を密封するには別に真空容器が必要になるので、コスパが悪く一般的には使われていないと言うことはたけじんさんが言われている通りです。

周囲との温度差や保持する物質の圧力や温度によって最適の断熱が得られるように様々な工夫がされています。


schytaylerさんのコメント
たいへんよくわかります。ありがとうございます。
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