鏡面仕上げ

一般小学生

まとめ

  • 物体の表面を鏡のように滑らかに磨き上げることで、電磁波として伝わる熱(放射熱)を反射させる加工技術。
  • 外部への熱放出や内部への熱侵入を抑制し、高い断熱効果を得るために用いられる。
  • 魔法瓶などの保温容器において、熱の三原則の一つである「放射」による熱移動を防ぐ重要な役割を担う。

解説

物体は、その温度に応じた赤外線を放出しており、これを放射(または輻射)と呼びます。放射熱の伝わり方は、物体の表面の状態や色によって大きく左右されます。一般に、黒色に近いほど放射熱を吸収しやすく、白色や金属光沢面のように明るいほど熱を反射しやすい性質があります。鏡面仕上げはこの反射特性を最大限に利用したものです。

例えば、ステンレスボトルなどの保温容器では、内びんの外側を鏡面仕上げにすることで、内部の熱が放射によって外へ逃げるのを防いでいます。さらに、容器を二重構造にしてその間を「真空」にすることで、熱の伝導対流を遮断します。このように、鏡面仕上げは真空層と組み合わせることで、熱の三原則(伝導・対流・放射)すべてに対応した高度な断熱構造を実現しています。

コラム

物の色による放射熱の吸収の違いを確認する実験では、黒、青、赤、黄、白の順に塗った5本の試験管に日光を当てると、黒が最も早く温度が上昇し、白が最も緩やかになるという結果が得られます。また、この物体から放射される赤外線をセンサーで捉える技術は、額にかざすだけで温度を測定できる非接触型体温計などにも応用されています。

小学生のみなさんへ

水筒(すいとう)の中をのぞくと、鏡のようにピカピカに光っていることがあります。これを「鏡面仕上げ」といいます。これは、飲み物の温度を長くたもつための大切な工夫です。

熱には、光のように伝わる「放射ほうしゃ」という伝わり方があります。太陽の光で地面があたたまるのも、この放射のせいです。鏡のようにみがかれた面は、この放射熱をはね返す力をもっています。水筒の中をピカピカにすることで、中の熱が外ににげないように、また外の熱が中に入らないようにしているのです。

また、物の色によっても熱の吸収(きゅうしゅう)のしやすさが変わります。黒い色の画用紙と白い色の画用紙を太陽に当てると、黒い方が早くあたたかくなります。これは、黒い色が熱をたくさん吸収するからです。鏡面仕上げは、この「色や表面のようすで熱の伝わり方が変わる」という性質を利用した、とてもかしこい構造こうぞうなのです。

ルラスタコラム

夏に白い服を着るとすずしく感じるのは、白が太陽の熱をはね返してくれるからです。反対に、黒い服は熱をどんどん吸収してしまうので、暑い日には注意が必要です。宇宙飛行士が着る宇宙服が白かったり、キラキラしていたりするのも、宇宙の強い太陽光をはね返すためなんですよ。

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