高圧ガス乙種機械試験の放射伝熱に関する過去問解説

高圧ガス乙種機械試験の過去問で「放射伝熱における熱放射エネルギーは、物体表面の絶対温度の乗に比例する」という表現について質問がありました。実際には、放射伝熱のエネルギーは物体の絶対温度の4乗に比例します。この問題では、正解の選択肢が誤って提示された可能性があります。

放射伝熱と温度の関係

放射伝熱は、物体が熱エネルギーを放射するプロセスです。熱放射エネルギーは、物体の表面温度（絶対温度）に強く依存しています。実際、熱放射エネルギーは物体の絶対温度の4乗に比例するというのが正しい物理法則です。これはステファン・ボルツマンの法則によって示されています。

ステファン・ボルツマンの法則は、物体が放射するエネルギーがその温度の4乗に比例するというものです。具体的には、放射エネルギーの強さは以下の式で表されます。

J = σT^4

ここで、Jは放射エネルギー、σはステファン・ボルツマン定数、Tは絶対温度（ケルビン）です。この法則からも、温度が上がると放射されるエネルギーが急激に増加することがわかります。

「物体表面の絶対温度の乗に比例する」という表現は、おそらく問題文の誤解を招く部分です。正確には「4乗に比例する」が正しい表現です。したがって、試験でこのような問題が出題された場合、選択肢を慎重に検討し、物理法則に基づく正しい解答を選ぶことが重要です。

放射伝熱のエネルギーが物体の絶対温度の4乗に比例することは、ステファン・ボルツマンの法則に基づいています。試験問題の「乗に比例する」という表現は、誤解を招きやすいため、正しくは「4乗に比例する」が正解です。学習中の理解を深め、正確な物理法則に基づいて問題に取り組むことが大切です。