昇華と熱伝導の違い

昇華と熱移動の決定的な違いは、昇華が物質の状態の変化であるのに対し、熱移動はエネルギーの状態の変化であること...です。

昇華と熱移動の大きな違いは、昇華が物質の状態の変化であるのに対し、熱移動はエネルギーの状態の変化であることです。

昇華と熱伝導は、エネルギーと物質の状態という文脈で議論される2つのテーマです。これらの概念は、熱力学、物質変換、発電、エネルギー移動、そしてほとんどすべての機械システムの分野において、研究上重要である。そのため、これらの概念を明確に理解することは、前述の分野で活躍するために重要である。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 昇華とは 3. 熱伝導とは 4. 横並び比較-昇華と熱伝導の表形式 5. まとめ

昇華は何ですか？

昇華とは、物質の状態を、液相を経由せずに直接固体から気体に変化させることです。通常、固体を融点まで加熱すると、液体になります。この液体をさらに沸点まで加熱すると、気体に変化する。昇華の場合はそうはいきません。昇華とは、固体が直接気体に変化することです。

図01：ドライアイスの昇華

特殊な素材では、例外的にこのプロセスを観察することができるのみです。純粋なナフタリンも昇華する物質の一つである。また、昇華する物質として、固体の二酸化炭素があり、ドライアイスとも呼ばれています。ヨウ素の結晶や氷、雪は、ある条件下で昇華する物質として振る舞います。氷から発生する霧状のガスが昇華した氷です。

熱伝導は何ですか？

熱伝導の概念を理解するためには、まず「熱」の概念を理解する必要がある。熱（熱エネルギー）は、システム内のエネルギーの一形態である。熱エネルギーは、システムの温度を決定する。システム内の分子のランダムな動きの結果として発生する。絶対零度以上の温度では、すべての系が正の熱エネルギーを持つ。原子自体には熱エネルギーはありません。しかし、原子は運動エネルギーを持っています。この原子が互いに、あるいはシステムの壁と衝突すると、光子の形で熱エネルギーを放出する。このようなシステムを加熱することで、システムの熱エネルギーが増加する。システムの熱エネルギーが高いほど、ランダム性は高くなる。

図2：熱伝達のメカニズム

上図は、蒸発、伝導、対流、輻射の4つの主な熱伝導の方法を示しています。熱伝導とは、ある場所から別の場所へ熱を移動させることです。熱的に接触している2つのシステムの温度が異なる場合、温度が高い物体で発生した熱は温度が低い物体に流れ込み、温度が等しくなる。自発的な熱移動には、温度勾配が必要です。熱の移動速度はワットで、熱量はジュールで測ります。ワットという単位は「単位時間あたりのジュール」に相当します。