2010-06-27[n年前へ]
■水風船をライターの炎であぶると何が起こるか考える!? 第5回 
「水風船をライターの炎であぶると何が起こるか考える!? 第4回」の続きです。今日は、「炎であぶると何が起こるか考える!?」中の解説、
水の熱伝導率は樹脂と大差ありません。だから、水が対流しないと、すぐに100℃を超えてしまいそうですから、対流の効果は無視できそうにないですね。 また、水風船のゴム境界における熱伝達係数をαとすれば、風船ゴムへの流入熱量qは炎の温度とゴムの温度差にαを掛けた程度で，もし、 α＝20[W/m^2/K]で炎が800℃強なら、qはおよそ16000[W/m^2]程度になりますね。これが風船を通過する熱流束ですから、風船の熱伝導率をλ，厚さhとすれば、ゴム外部表面と内側表面の温度差は ΔT=qh/λ より大きくはなることはありません。ですから、λ＝0.16[W/m/K]，h=200E-6[m]ならΔT＝20℃で，水が100℃になっても表面温度は120℃止まりとなります。
に沿った解析計算を行うJavascriptフォームを作ってみました。各パラメータに適当な数値を入れて（最初に入力されているのが上旬的な値です）、「計算してみる（クリック）」ボタンを押せば、「横軸＝風船ゴムの厚み、縦軸＝ゴム風船の炎側表面の温度（℃）を計算して、表示します。計算を適当にはしょっている部分もありますが、大雑把な数値を算出することが目的ということで、ご容赦ください。
ただ、この問題に関しては、色々な状況下における現象をすべて説明しようとするならば、ゴム内側にある水のミクロな状態・ゴム内部の均質性や・熱せられた材料の変形の話・そして炎から出る微粒子なども、さまざまな影響を与えているでしょうから、単純に説明するのは難しいかもしれませんね。
」など。