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2020.10.10

熱の移動と水分子を考える その⑨『太陽と地球と池本社長』

顧問の坪内です。
いつも池本工務店の事業にご支援ご協力いただきまして、ありがとうございます。


先週はわが社の事務所の住環境を赤外線画像から「熱輻射」を中心に分析してみました。
専務のお陰で暑い夏にも「快適な住環境です」のお話でした。


さて、株式会社池本工務店の「ブログ」も半年が経過し、社員の皆さんの楽しいお話や写真が心を癒してくれます。
私の話は少し長く難しいので、人気のほどはイマイチかも知れません。
それにもまして人気のないのが
1年半前から配信している「YouTube『知らんけど講座』」の連載です。

現在イケコウチャンネルでは「ミラブル」、「大工の音」、「知らんけど講座」という
3つのシリーズで配信されており、
チャンネル登録者数は
23人でありますが、『知らんけど講座』の再生回数は10回程度で、楽しんでいるのは私と製作者「立花氏」だけです。

なお、連載としてはすでに
50回を越しているのです。
最初は「LIXILインプラス窓」設置の『結露発生のメカニズム』ついてで、最新回は『台風
21号の報道写真分析』です。

そこで、このブログでも今回からは『知らんけど講座』最初からの内容で、「熱の移動と水分子を考える」のお話をします。
これからの内容が少し理解できない場合は『知らんけど講座』の最初からご覧いただければと思います。

勿論、そんなん時間無いし出来るか!とおっしゃる方は従来通りこのブログをお読みください。
そうです、
1回分が約10分程度ありますので、全部観れば50回×10分÷60分= 8時間を超す時間となります。

地球上のすべての物体は太陽のエネルギーの影響を受けながら、互いに影響を与えて合って生きていることがご理解いただけましたでしょうか。
熱は離れた場所にあっても伝わることができるということは、この度の学習で熱放射(輻射)を知ればよいという事が分かりました。

例えば、太陽の熱(約5700℃)は宇宙空間(約-270度)を通って地球に伝わってきます。
空間を伝って伝達先の物体(地球)に当たると、電磁波の振動エネルギーにより伝達先の物体の分子が振動して熱を発します。
これで地球が暖まる訳です。

余談になりますが、私は多くの『気』はこの「電磁波」であるのではないかと思っています。
間に遮るものが無い時には、いくら遠くてもこの電磁波の影響を受けるからです。

こんな話をもっと知りたい方は元東京都市大学、環境学部教授の宿谷昌則先生が『エクセルギー理論と環境理論』等の書籍に詳しく書かれておりますので、
ご一読くださいませ。



太陽と地球と池本社長の関係


太陽と地球

体感温度


人の熱さの感じ方
体感温度には、気温だけではなく放射や湿度、風速が関係しています。
放射には、日射である短波長放射と物体の温度差により発生する長波長放射があります。
湿度は発汗による放熱等に影響し、風速は皮膚表面における対流による放熱等に影響します。
このように、体感温度について評価するには、今まで学習してきた「熱伝導」、「対流」、「輻射
(放射)」等、
これらの要素を総合的に評価する必要があります。


また日常生活をおくる上では、温熱環境、特に体感温度を知ることが大切です。
体感に係る温熱4要素(気温、湿度、風速、放射)の影響を考える必要があります。

特に放射については、日射のある屋外環境においての影響が大きく作用します。


太陽と地球と住宅(だいたいの温度)


住宅の外部・内部環境と池本社長と温度の関わり

太陽の温度は5700
宇宙の温度は-270
地球の平均気温は15
人の心臓は37
池本社長の頭の温度は30
池本社長の手の温度は28
池本社長の足の温度は25

そして夏場は
屋根の温度は70
小屋裏の温度は60℃なのです
部屋の温度は27

池本社長の頭の温度は30℃なので、天井の温度を30以下にする必要あります。
(野地板下の通気と天井裏の断熱材を工夫して)

天井の表面温度を頭上の表面温度
3028℃以下にすると、長波長放射赤外線が頭の温度より低くなり、暑いと感じません。
室内温度が
28℃の場合、内装壁の表面温度を28℃以下とすると、長波長放射赤外線が手の温度と同じで、暑いと感じません。室内温度も床~天井と温度分布があります。どの部位の温度で評価するかにより条件が異なります)

そして冬場は
天空に北から寒気団が南下してきます。
-
6℃以下なら雪が降ります。
雲の無いときは地上の熱を寒気団に吸い上げられます。
私の住む奈良では気温が4℃以下になると、屋根に霜が降ります。

寒気団は例えば-35℃~
外気は0
室内は22
窓の内側の温度は13
サッシュ枠の温度は7
池本社長の頭の温度は30
池本社長の手の温度は28
池本社長の足の温度は25
池本社長がこの時、窓の前(13℃)に立つと熱を奪われ寒気がするのです。


水分子の三様態(結露とカビに関わる要素)


水分子の三様態

水の分子が気体の場合は水蒸気と呼びます。
水の分子が液体の場合は水と呼びます。
水の分子が個体の場合は氷・霜等と呼びます。
気体が液体になるのを凝縮と言います。
液体になったものを結露水と言います)
液体が気体になるのを気化と言います。
固体が液体になるのを融解と言います。
液体が固体になるのを凝固と言います。
気体が固体になるのを固化と言います。
固体が気体になるのを昇華と言います。

そこで、我々が鬱陶しく感じる『雨漏り』、『結露』現象は同じ水分が悪さしても発生が違う事が分かります。
雨漏り雨水(水)が重力に従って落ちてくる現象です。

結露は室内の水蒸気気体)が冷たさで水滴に変化する現象です。

又、水蒸気気体固体に変わる現象です。

次に水蒸気、水蒸気圧、結露水の3つの現象を考えます

1)水蒸気高温度の空気では多く含むことが出来ます。
2)水蒸気小さな分子です。
  ・水蒸気は雨水の300万分の1程度の小さな分子です。
3)水蒸気圧力で移動します。
  ・水蒸気はガス等と同様に圧力の高い方から低い方へ移動し、同圧になろうとします。
4)水蒸気は、同圧になるように分散し、露点温度以下の場所があれば結露します。
5)一度結露(結露水)すればその場所の水蒸気圧力は低くなります。
6)水蒸気圧が低くなると他の箇所から水蒸気が異動して、さらに結露します。

7)結露が結露を呼ぶとはこのメカニズムのことを言います。

実は結露発生のメカニズムで重要なことは上記の5)、6)にあります。 

来週からは、YouTube
の『知らんけど講座』を取り入れ、4月のブログ『怪しい銅線の手直し』から始まった知識を応用して、
熱の移動と水分子を考える」ながら『雨漏り』、『結露』の一段とステップアップした学習を行いたいと思います。

どうもありがとうございました。