放射(ふく射)

一般小学生

まとめ

解説

エネルギーは常に高温から低温へと移動しますが、その形態は物質の状態によって分類されます。固体中を熱が伝わる「伝導」、液体気体が移動して熱を運ぶ「対流」に対し、放射は赤外線などの電磁波として熱が直接運ばれるのが特徴です。

この現象の最大の特徴は、熱を伝えるための媒質を必要としない点にあります。例えば、太陽地球の間にはほとんど物質が存在しない真空の宇宙空間が広がっていますが、太陽の熱が地球に届くのは、この放射(ふく射)によってエネルギーが電磁波として伝播しているためです。また、物体が放出する放射エネルギーの強さは、その物体の絶対温度の4乗に比例するという性質(ステファン・ボルツマンの法則)があります。

コラム

物質固有の性質も放射に大きく関わります。黒色の物体は光や熱を吸収しやすいだけでなく、自ら熱を放出する際も効率が良いという性質を持っています。これに対し、光沢のある金属面などは放射熱を反射しやすいため、熱の移動を遮断する用途に利用されます。

熱の伝わり方を考える際は、金属の種類による熱伝導率の違いや、温度変化に伴う密度の差が生む対流の仕組みとあわせて、この放射によるエネルギー移動を理解することが重要です。

小学生のみなさんへ

熱の伝わり方には、3つの種類があります。1つ目は、フライパンのように熱が直接伝わる「伝導(でんどう)」。2つ目は、お風呂のお湯のように動いて伝わる「対流(たいりゅう)」。そして3つ目が、この「放射ほうしゃ」です。

放射ほうしゃは、まわりに空気や物がない場所でも、熱が直接やってくる伝わり方です。太陽の熱が、何もない宇宙を通って地球に届くのは、この放射ほうしゃのおかげです。たき火のそばにいると、風が吹いていなくても顔がポカポカしてくるのも、火から熱が直接届いているからです。

また、物の色によって熱の吸収(きゅうしゅう)のしやすさが変わります。黒い色の物は、白い色の物よりも放射ほうしゃによる熱を吸収しやすいという特徴があります。夏に黒い服を着ると暑く感じるのは、太陽の熱をたくさん取り込んでしまうからなのです。

ルラスタコラム

魔法瓶(まほうびん)の中が鏡のようにキラキラしているのを見たことがありますか?あれは、熱が「放射」で逃げていかないように、熱を反射して閉じ込めるための工夫なんですよ。

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