熱伝導とは、高温のモノから低温のモノへと熱が移動することです。

例えば、電気コンロでヤカンの水を沸かす場合、熱い電気コンロの熱がヤカンに伝わり、ヤカンの熱が水に伝わることで、お湯を沸かすことができます。

ちょうど水面に石を投げ込んだ時に波紋が出来るように、次々に熱が伝わっていきます。

熱伝導は、温度差がある場合にはどこでも発生している自然現象です。

住宅では、窓ガラス部で外気温と室内の温度の熱移動が特に激しく起こっており、光熱費用に大きく係っています。

エアコン等でせっかく冷やした室内の空気も、 窓から多くの冷気が外に逃げてしまい、室内温度の温度上昇すなわちエアコンの稼働率を上げる要因となっております。

 

夏場の場合：

外の高温空気→窓ガラス→室内の冷やした空気の順で伝わって室内を常に温め続けているために、冷房が欠かせなくなります。

冬場の場合：

中の高温空気→窓ガラス→屋外の冷えた空気の順で伝わって室内熱が常に外に逃げているため、暖房が欠かせなくなります。

 

熱伝導率（ねつでんどうりつ、Thermal conductivity）とは、熱伝導度ともいい、熱伝導において、熱流束密度（単位時間に単位面積を通過する熱エネルギー）を温度勾配で割った物理量。その逆数を熱抵抗率（ねつていこうりつ）という。

熱流束密度をJ、温度をT、温度勾配を gradTとすると、熱伝導率λとの関係は次のように表される。

熱伝導率のSI単位はW/(m・K)であり、W/(cm・K)も使われる。

熱伝導率は媒質中により温度勾配がある場合にその勾配に沿って運ばれる熱流束の大きさを規定する量であり，熱拡散率は温度勾配により運ばれる温度（熱エネルギー）の拡散係数を意味する。ここで，熱拡散係数と熱拡散率は物理的に異なった量を意味するので注意が必要である。 熱拡散係数は，混合物に温度勾配がある場合に，熱拡散により濃度勾配が生じる時の大きさを規定する物理量である。 熱伝導率＝熱拡散率ｘ定圧比熱容量密度である。（なお，比熱容量ｘ密度は単位体積当たりの熱容量で，体積熱容量と呼ぶ）

また、熱伝導率が一つの物質内での熱の伝わり易さを表す値に対し、物質間の熱の伝わり易さを表す値として熱伝達係数がある。

一般的な物質の熱伝導率

 

熱伝達係数（ねつでんたつけいすう）は、熱伝導において、壁と空気、壁と水といった２種類の物資間での熱エネルギーの伝え易さを表す値で、熱流束密度（単位時間に単位面積を通過する熱エネルギー）を温度差で割って求める。大雑把にいうと、熱伝達係数の逆数を断面積で割ると熱抵抗になる。熱伝達係数は、流体の速度によっても大きく異なる。

熱流束密度をJ、壁温度をTw、外気温度をT0、とすると、熱伝達係数αとの関係は次のように表される(Tw>T0の場合)。

J = α・(Tw – T0)

熱伝達係数のSI単位はである。

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熱の拡散は、熱伝導率を物質が持っている物質の密度と比熱容量を乗じたもので割ったものが熱の拡散率（温度拡散率：m²/s）となります。

下記の計算式より分かる事は、熱の拡散には

熱伝導率（ねつでんどうりつ、Thermal conductivity）は、熱伝導度ともいい、熱伝導において、熱流束密度（単位時間に単位面積を通過する熱エネルギー）を温度勾配で割った物理量。その逆数を熱抵抗率（ねつていこうりつ）という。

熱流束密度をJ、温度をT、温度勾配を gradTとすると、熱伝導率λとの関係は次のように表される。

熱伝導率のSI単位はW/(m・K)であり、W/(cm・K)も使われる。

熱伝導率は媒質中により温度勾配がある場合にその勾配に沿って運ばれる熱流束の大きさを規定する量であり，熱拡散率は温度勾配により運ばれる温度（熱エネルギー）の拡散係数を意味する。ここで，熱拡散係数と熱拡散率は物理的に異なった量を意味するので注意が必要である。 熱拡散係数は，混合物に温度勾配がある場合に，熱拡散により濃度勾配が生じる時の大きさを規定する物理量である。 熱伝導率＝熱拡散率ｘ定圧比熱容量ｘ密度 である。（なお，比熱容量ｘ密度は単位体積当たりの熱容量で，体積熱容量と呼ぶ）

また、熱伝導率が一つの物質内での熱の伝わり易さを表す値に対し、物質間の熱の伝わり易さを表す値として熱伝達係数がある。

 

熱力学と比熱

 

熱力学では1モルの物質の熱容量、モル熱容量（単位はJ mol−1K−1）を用いることが多い。モル熱容量は分子熱とも呼ばれる。単位質量あたりの熱容量（比熱容量）にモル質量（単位はkg mol−1）を掛ければ、モル熱容量になる。たとえば25℃の水 (液体)ではCp = 75.291 J mol−1K−1である。

圧力一定の条件下で測定した場合は定圧比熱（記号:Cp）、体積一定の条件下で測定した場合は定積比熱（記号:Cv）と呼ばれる。

定圧比熱

 

定圧比熱（ていあつひねつ）とは、圧力一定の条件下で単位量あたりの物質を単位温度変化させるのに必要な熱量。

一般的記号は、CPで表し、エンタルピーの変化量の傾きを表す。

定積比熱

 

定積比熱（ていせきひねつ）とは、体積一定の条件下で単位量あたりの物質を単位温度変化させるのに必要な熱量。

一般的記号は、 CVで、内部エネルギーの変化量の傾きを表す。

性質

 

通常、液体、固体における比熱は、温度により極端に変化しないが、気体においては、エンタルピーの変化量や体積変化が大きく状態量として定圧比熱や定積比熱を考えなければならない。

理想気体においては

R：気体定数

であり常にCp>Cvという関係がある（記事比熱比に詳しい）。このことを理解するために、エネルギーの出入りQについて定積の場合と定圧の場合を考えてみよう。

定積の場合、変化に際して系は仕事をしないから系に入ってきたエネルギーはすべて温度上昇に使える。ところが、定圧の場合には系の温度を上げた上で、さらに体積変化分の仕事をしなければならない。この仕事に内部エネルギーは使えない（理想気体の場合温度は内部エネルギーの関数である）から、結局この分のエネルギーも余分に外から与えてやらなければ成らないのである。

固体・液体の熱膨張は物質の混合等によるものも含め相により正にも負にもなるので両者の大小関係は不定である。

（気体の混合物については、一般的には、モル分圧比が成り立つ）

ある温度以上の単体の固体では定積モル熱容量Cvが一定になるというデュロン＝プティの法則(Dulong-Petit)がある。

容積比熱

 

熱容量を考慮するときに、質量単位でなく体積単位の方が便利な場合があり、その場合は、容積比熱もしくは体積比熱が用いられる。単位は例えば、J/(m3·K)である。
使われる分野としては以下がある。

• 建築分野での壁材の断熱特性。用語として容積比熱がよく用いられる。
• 土壌分野での土の熱特性。用語として体積比熱がよく用いられる。

 

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透過率（とうかりつ）または透過度（英: transmittance）とは、光学および分光法において、特定の波長の入射光が試料を通過する割合である。

ここで、I0 は入射光の放射発散度、I は試料を通過した光の放射発散度である。試料の透過率は百分率で示すこともある。

透過率は吸光度 A と次の関係にある。

 

可視光と近赤外線についてのルビーの透過率。緑から青にかけて2つの幅広い吸光帯があり、694nm という波長にも狭い吸光帯がある。後者はルビーレーザーの波長である。

 

あるいは、自然対数を使うと、次のようになる。

この式とランベルト・ベールの法則から、透過率は次のようにも表せる。

ここで α は吸収係数、x は経路長である。

光学材料では、表面（界面）で光が反射されるため、素材自体の透過率のことを内部透過率、界面をふくめた全体の透過率を外部透過率と呼ぶ。

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エコサーモコートは、塗布した際に透明性の皮膜を形成しますが、これは可視光線の透過率が高い状態となっています。

一方、透明性だけの場合、赤外線も透過してしまうため、赤外線の透過率を下げる技術を構築したことで、透明性と遮熱性能を高めたエコサーモコートが完成しております。

暖かい空気が冷たいものに接触した場合、暖かい空気に含まれている水分が冷たいものの表面に付着する現象の事です。

冷えたコップ表面の結露：

 

 

窓ガラスの結露

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• 結露の原因は、暖められた空気が急激に冷やされてしまうことです。
• ではなぜ、暖められた空気が冷えると結露するのでしょうか？
• 空気の温度によって、空気に含まれる水分量が異なるからです。
• 結露を確認するためには、空気線図という図を見ると一目瞭然です。

 

窓ガラスの結露-空気線図

• 図の見方として、20℃の場合と35℃の場合で結露温度を確認します。

 

外気温/相対湿度	結露温度	水分量
20℃　/　70%	約14℃	約0.010kg/kg’
35℃ 　/　70%	約29℃	約0.0258kg/kg’

 

• 例えば、20℃/70％の場合、5℃の氷水が入ったコップの表面に接触すると結露するが、15℃の水が入ったコップの表面では結露しないことが分かります。
• このように、暖められた空気の中に含まれている水分（相対湿度）によって、結露する温度が異なり、相対湿度が低いと結露温度が低く、相対湿度が高いと結露温度が高くなります。

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室内の温度変化は大きくわけて三つの要因によって起こります。

１．物質の移動による温度変化

• 熱を持った物質それ自体の交換によって起こります。例えば、窓を開けたときに室内の温かい（冷たい）空気が外に逃げると同時に、外の冷たい（温かい）空気が室内に入ってくるときに起こる温度変化がこれにあたります。温かいものと冷たいものが交換するので、急激な温度変化につながります。

２．熱伝導による温度変化

• 二つ目の要因は、温かいものから冷たいものに熱が移動することによって温度の変化が起こります。室内の方が温かい場合、壁や窓ガラス等に空気の熱が伝わり、さらにその熱が外の空気へと伝わり、室内の温度が徐々に下がっていきます。この場合は、壁や窓ガラスの性質によって、温度変化の程度が変わります。（熱伝導とは？を参照）

３．光エネルギーによる温度変化

• 三つ目の要因は、太陽の光などの光エネルギーによる温度の変化です。太陽の光エネルギーは窓ガラスをほぼ透過して室内に降り注ぎ、温度上昇の要因になります。また温められた物質（例えば、床や家具）は赤外線等を発するので、その赤外線が窓ガラスを通して外に逃げることで温度が下がる要因になります。

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• 夏は冷やした室内の空気を、冬は温めた空気を、そのままの温度で保ちたいものです。上記した三つの要因に気をつけることで、室内の温度変化を最小限に抑えることができます。
• 物質の移動による温度変化を抑えるには、密閉性の高い部屋にすることが大切です。隙間風が吹き込んでくるような場合は、隙間テープ（スポンジの片面にのり、もう片面に化繊の毛がついたもの）などで対策すると密閉性が高くなります。
• 熱伝導による温度変化を抑えるには、住宅における熱の移動の大部分を占める窓ガラスに対策をするのが最も効率的です。対策としては複層ガラスにすることで熱の移動率を下げることができるようになります。
• 光エネルギーによる温度変化を抑えるには、窓ガラスに特殊コーティング膜を施すのが唯一の解決策です。
• 窓ガラスにコーティング被膜を作ることで窓ガラスを通してやり取りされる光エネルギーによる温度変化を防ぐことができるようになります。予めコーティングが施されているＬｏｗ－Ｅガラスや既存ガラスにも施工できる当社エコサーモコートで対策をすることができます。

 

四季は、日本の位置と地球が太陽の周りを回っている場所によって変ります。

四季によって温度変化が変る理由は太陽と地球の角度が密接に関係しています。

 

地球は、北極と南極をむすぶ線を軸（じく）にして、１日で1回転しています。この動きを「地球の自転」といいます。また、自転しながら、太陽のまわりを１年で一回りしています。この動きを「地球の公転」といいます。

地球は地軸を傾けたまま、太陽の周りを公転しています。そのために、地球から見た太陽の角度が、季節によって変わります。

 

 

太陽の高さが変わると、地面にあたる日光の量が変わり地表面の温まり方も違ってきます。

夏は太陽が高く、日光がさす時間も長くなるので地表の温度も高くなり、気温も高くなります。冬は太陽が低く、日光がさす時間も短くなるので気温が低くなります。

	日本からみた太陽の方向	太陽の入射角度（東京正午）
冬至
春分 秋分
夏至

 

断熱とは、熱が伝導や対流・更には放射によって伝わるのを防ぐことです。

断熱を行う材料を断熱材と言い、建物の外装部に設置して冷暖房の効率化や冷蔵庫などの外装材と使用して、外の熱と内部の冷熱とが直接接触することを防ぐために使用されています。

放射による熱伝達の場合は反射による断熱方法もとられており、一般的には熱伝導を防ぐことを断熱といいます。

断熱材の使用状況（一般住宅の場合）