🔬 熱伝導計算機
Q = kAΔT/d を用いて伝導による熱移動速率を計算します。熱伝導率、表面積、厚さ、温度差を入力してワット単位で熱の流れを求めます。
このツールとは？
伝導による熱伝達は、高温側から低温側へ材料を通して熱エネルギーが流れる現象です。フーリエの法則はその速率を Q = k × A × ΔT / d で与えます。ここで Q は熱伝達速率（W）、k は熱伝導率（W/m·K）、A は断面積（m²）、ΔT は温度差（K または °C）、d は材料の厚さ（m）です。これは建築断熱、ヒートシンク、熱管理の基本方程式です。
冬に暖かさを保つ住宅の断熱から、オーバーヒートを防ぐためにヒートシンクを必要とするコンピュータチップまで、伝導による熱伝達は countless の工学的課題を支配します。この計算機は材料特性と温度条件が与えられたとき、壁やスラブ、プレートを通過する熱の流れを決定します。
仕組み
この計算機は Q = k × A × ΔT / d を適用します。熱伝導率 k は材料によって大きく異なります。金属はよく伝導します（銅は 400 W/m·K）が、断熱材は流れに抵抗します（グラスファイバーは 0.04 W/m·K）。
| 材料 | k (W/m·K) | 分類 |
|---|---|---|
| ダイヤモンド | 2,200 | 超高伝導体 |
| 銀 | 429 | 優秀な伝導体 |
| 銅 | 401 | 優秀な伝導体 |
| アルミニウム | 237 | 良好な伝導体 |
| 水 | 0.60 | 中程度 |
| グラスファイバー | 0.04 | 断熱材 |
| 空気 | 0.026 | 断熱材 |
断熱材の R値 は R = d/k です。R が大きいほど断熱性が高いです。R-20の壁は同じ ΔT で R-1 の壁の単位面積あたり20分の1の熱流しか許しません。
使い方
- 熱伝導率（k）を W/(m·K) で入力します。
- 表面積（A）を m² で入力します。
- 温度差（ΔT）を °C または K で入力します。
- 材料の厚さ（d）をメートルで入力します。
- 計算をクリックしてワット単位の熱伝達速率 Q を求めます。
よくある質問
熱伝導率とは何ですか？
熱伝導率（k、W/(m·K)）は材料がどれだけ容易に熱を伝導するかを測ります。金属は高い k（良好な伝導体）、断熱材は低い k（良好な断熱材）を持ちます。ダイヤモンドはバルク材料で最も高い k を持ちます。
断熱材の厚さは熱伝達にどう影響しますか？
Q は厚さに反比例します。断熱材を2倍にすると熱流は半分になります。これが厚い断熱材がエネルギーを節約する理由です。R値（R = d/k）がこれを直接表しており、Rが大きいほど断熱性が良いです。
伝導、対流、放射の違いは？
伝導は固体材料内の熱の流れです（フーリエの法則、この計算機）。対流は移動する流体による熱の運搬です（ニュートンの冷却法則）。放射は電磁波として放出される熱です（シュテファン=ボルツマン法則）。実際のシステムでは3つすべてが同時に発生することがよくあります。
多層壁にも使えますか？
直接は使えません。この計算機は単一材料層を扱います。複合壁の場合、各層の熱抵抗を合計します。R_total = d₁/k₁ + d₂/k₂ + ...、そして Q = A × ΔT / R_total。各層の R = 厚さ/熱伝導率 です。
ΔTが °C と K で同じ値なのはなぜですか？
温度差であり絶対温度ではないからです。1°C の変化はちょうど 1 K の変化に等しいです。絶対温度は 273.15 異なりますが（0°C = 273.15 K）、差分は同じです。
U値とは何ですか？
U値（熱貫流率）は全 R値の逆数です。U = 1/R_total です。単位面積・単位温度あたりの熱流を測ります。Q = U × A × ΔT。Uが小さいほど断熱性が高いです。建築基準では壁、窓、屋根の最大 U値を指定することがよくあります。
ヒントとアドバイス
Q にはワット（W）、k には W/(m·K)、A には m²、ΔT には K（または °C、差分のみが問題なので）、d にはメートルを使用してください。温度差 ΔT = T_高温 − T_低温 は常に正の Q を与えます（熱は高温から低温へ流れます）。複合壁（異なる材料の層）の場合、熱抵抗を合計します。R_total = Σ(dᵢ/kᵢ)、そして Q = AΔT/R_total。対流と放射はこの計算機が対象としない別の熱伝達モードです。