Txdd受験番号 氏 名 令和7年度 千葉工業大学 総合型（創造）選抜 模擬講義および演習 （試験時間80分） 【問題】 模擬講義で説明した「伝熱工学」について，つぎの問いに答えよ．なお，解答に際して模擬講義で作成した講義ノートを参照してよい． 問題1 つぎの状況のそれぞれについて，生じている伝熱現象を説明せよ．なお，説明においては，伝熱形態の名称（熱伝導・対流熱伝達・ふく射伝熱）を少なくとも1つ用いること． ①炎天下，ひとが扇子であおいで涼んでいる問題2 暖房の省エネルギー化について，伝熱工学の観点から検討してみる．床面が一辺10 mの正方形で，高さ3 mの壁と天井で覆われた直方体の家を考える．家全体は厚さ100 mmのコンクリート［熱伝導率k = 2 W/(m·K)］壁により覆われており，床面および天井は断熱とみなすことができる．壁内側（室内）の温度は20 °C，壁外側（室外）の温度は0 °Cであった．このとき，熱伝導により，壁内側（室内）から壁外側（室外）に伝わる熱量を評価したい．つぎの文章の空欄に適切な文字式，または物理量（数値と単位）を書け． 温度勾配 の大きさは，壁内側（室内）と壁外側（室外）の温度差 DTおよび壁の厚さLを用いて（ ① ）と表現することができる．このことから，1次元定常熱伝導を考えた場合，フーリエの法則より，熱流束 q の大きさは，熱伝導率k・温度差DT・壁の厚さLを用いて（ ② ）と表現することができる．この熱流束 q の式に，熱伝導率k・温度差DT・壁の厚さLの値を代入すると，熱流束 q の大きさは（ ③ ）となる． この熱流束 q の大きさに熱が通過する面積Aを乗ずれば，室内から室外への伝熱量 Q の大きさを求めることができる．本問題で考えている家では，壁の1面の面積が10 m×3 mで，その壁が4面あることから，熱が通過する面積としてA = 10 m×3 m×4を採用すると，伝熱量 Q の大きさは（ ④ ）となる． このように壁内側（室内）から壁外側（室外）に熱が移動することから，室内を20 °Cに保つためには暖房を続ける必要がある．ここまでは，壁が厚さ100 mmのコンクリート［熱伝導率k = 2 W/(m·K)］であるとしてきたが，厚さ100 mmのウレタンフォーム断熱材［熱伝導率k = 0.02 W/(m·K)］の壁に変更すると，伝熱量Qの大きさは（ ⑤ ）となる．このように，壁の材料を変更することで省エネを実現できるようになる． 問題3 模擬講義「伝熱工学」の知識は，身近な現象の説明にも利用することができる． 右の写真のような金属製のフライパンの「取っ手（柄）」が熱くないようにするには，どうしたらよいか提案せよ．また，この提案の理由について，伝熱工学の観点から説明せよ． 工学部 機械工学科 ②金網の上に置かれたステーキ肉が炎で焼かれている③コンピューターの内部でチップがファンにより冷却されている-6 -
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