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2016-03-12[n年前へ]

掛け布団と毛布…上下の順番を決める「暖かく寝るための法則」  share on Tumblr 

ベッドルームで熱伝導を考える!?

 冬の寒い夜、「掛け布団と毛布、一体そのどちらを上にすると暖かく寝ることができるのか?」という疑問をよく耳にします。そして、その疑問に続いて「実は、掛け布団の毛布が上の方が暖かい」という答えがあったりすると、少し意外に感じたりします。…そこで、今日は「掛け布団と毛布の上下順番は、一体どう決めれば良いのか」を考えてみることにしましょう。

 まず、話を単純にするために、「暖かさ」を「温度」だけで考えることにします。たとえば、体から放出された汗により感じる「蒸し暑さ」や「冷え」は無視することにします。つまり、掛け布団や毛布と外気と体の間の熱移動(熱伝導)問題を考えて、暖かく寝るための「最適な順番」を考えることにします。また、これも単純のために、毛布や空気を体に掛けたとき、その一番外側は外気の温度になっている…ということにします。また、「布団に入った時の”暖かさ”は、寝入るまでの短期的なものなので、布団に入った直後からの短期的な熱量の流れに着目する(=それを寝入りしなの暖かさ定義と考える)」ということにしましょう。

 熱の移動(伝導)を表す熱伝導方程式を単純に言葉で表すと、「移動する熱量は、温度差に熱伝導率を掛けたものに等しい」「移動した熱量を比熱で割った分だけ、温度が上がる(もしくは下がる)」ということになります。

 たとえば、体に掛け布団を掛けた場合には、掛け布団の中を移動していく熱量は(掛け布団を挟む両端である)外気と体温の温度差に掛け布団の熱伝導率を掛けたものになります。これを言い換えると、体を包むものの熱伝導率が大きいと体から急激に多量の熱が奪われるし、熱伝導率が小さければ奪われる熱量は比較的(時間毎には)少ない、ということになります。…どういうことかというと、「体と触れるような側には、熱伝導率が低いものがあった方が暖かく感じる(急激に熱を奪われて寒く感じたりすることがない)」ということです。

 そしてまた、体から奪われた熱は体を包む掛け布団や毛布を温め、最期には体の周りはほぼ体温近くまで温度が高くなり、外気に近い方は(外気より少し暖かい程度の)温度になりますが、その温度にするために必要な熱量は比熱に比例します。すると、体に近い側=温度を高く上げないといけない側の比熱が高いと、体の周りのものを(外気の温度から)そこまで温度を高めるために必要な熱量が大きくなってしまいます。…言い換えれば「体の近くには比熱が小さいものがあった方が、奪われる熱量は小さくなりやすい」ということになります。

 つまり、掛け布団と毛布のどちらが上下にあると暖かいか、そのどちらが体に近い側(もしくは遠い側)にあると良いかというと…熱伝導率が低く・比熱が小さなものが体に近い側(下側)にあれば暖かい、ということになります。そこで、さまざまな掛け毛布や毛布に関して、熱伝導率と比熱を比較してみると、まずダントツに熱伝導率も低く・比熱も小さいのが「羽毛掛け布団」です。つまり、羽毛掛け布団を使っているなら、まず体の周りには羽毛掛け毛布を掛けて、その周りを毛布で覆った方が暖かく(寒くなく)感じることになります。また、羊毛掛け布団も(羽毛ほどではありませんが)比較的熱伝導率が低く・比熱も小さいので、(熱伝導率が高い)アクリル繊維の毛布を使っていたりしたならば、羊毛掛け布団の方を下(体に近い側)にした方が暖かくなります。

 ところが、たとえば、綿掛け布団と羊毛毛布の組み合わせでは、比熱は同じ程度ですが、羊毛毛布の方が熱伝導率が小さくなります。つまり、体近くには綿掛け布団ではなくて羊毛毛布の方を配置した方が暖かく感じることになります。そして、綿掛け布団とアクリル繊維製の毛布の組み合わせだと、微妙ですが綿掛け布団の方を下(体に近い側)にした方が寒くない関係になります。

 というわけで、掛け布団と毛布…上下の順番を決めるのは「熱伝導率と比熱が小さいものを下(体に近い方)にする」で、自分が使っている掛け布団と毛布の材質によって、その最適順番は変わる…というのが今日の「暖かく寝るための法則」です。

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 掛け布団と毛布…上下の順番を決める「暖かく寝るための法則」ベッドルームで熱伝導を考える!?を書いた。

 冬の寒い夜、「掛け布団と毛布、一体そのどちらを上にすると暖かく寝ることができるのか?」という疑問をよく耳にします。そして、その疑問に続いて「実は、掛け布団の毛布が上の方が暖かい」という答えがあったりすると、少し意外に感じたりします。…そこで、今日は「掛け布団と毛布の上下順番は、一体どう決めれば良いのか」を考えてみることにしましょう。

2016-03-21[n年前へ]

北風が吹く初春には、秋葉原愛三ビル前交差点辺りがスカートがめくれやすい危険地帯です!?  share on Tumblr 

 かつて、「人生で必要な科学は、全てスカートやブラジャーで学んだ!」などとホラを吹いたというか嘘をついたせいで、数ヶ月に一度くらい「スカートがめくれやすい場所や日時を教えて下さい」とTV番組の(しかもまだ企画中の)ディレクタさんからメールが届いたりします。…そんな時のFAQとして、今日は、日本が誇る電脳都市である秋葉原を例にして、その回答例を書いてみることにします。

 単刀直入に回答例を書くと、この季節…まだ北風が吹く初春には秋葉原愛三ビル前交差点辺りが「スカート」がめくれやすいです。たとえば、株式会社ゼンリンが3Dゲーム・エンジンUNITY用に提供している「秋葉原3Dマップ」を3D形状でーたとして出力した上で、さらに流体計算ソルバOpenFOAMに読み込んで(右図はOpenFOAMに読み込む前に3DソフトBlenderで編集している作業画面です)、秋葉原に吹き付ける北風が「通りを歩く人たち」にどんな力を及ぼすかを計算してみたのが次の図です。

 この計算結果例からわかるのは、北から吹く風が秋葉原UDXビルをを経て、秋葉原ダイビルと住友不動産秋葉原ビルの間、秋葉原ソフマップ本店と(交差点対面の)坂口伝熱秋葉原本店(愛三ビル)との間で(実景色の写真は下図になります)、不規則そうな強烈な渦を巻いていることです。

 もちろん、こうした「風の動き」は「周りの建物配置」や「風向き」などに依存します。…というわけで、その「法則」は次回以降に詳しく書いてみることにします。(続:北風が吹く初春には、秋葉原愛三ビル前交差点辺りがスカートがめくれやすい危険地帯です!?

まだ北風が吹く初春には、秋葉原愛三ビル前交差点辺りが「スカート」がめくれやすいです!?まだ北風が吹く初春には、秋葉原愛三ビル前交差点辺りが「スカート」がめくれやすいです!? 北風が吹く初春には、秋葉原愛三ビル前交差点辺りがスカートがめくれやすい危険地帯です!? 






2016-03-22[n年前へ]

続:北風が吹く初春には、秋葉原愛三ビル前交差点辺りがスカートがめくれやすい危険地帯です!?  share on Tumblr 

北風が吹く初春には、秋葉原愛三ビル前交差点辺りがスカートがめくれやすい危険地帯です!? で行った秋葉原の街中に吹く風の流れを計算した結果を、同じ視点から・同じ構図で見たGoogle Earth(Google Map)の実写画像に重ね合わせてみました。実写風景に重ね合わせながら、コンピュータの中で計算された風の動きを眺めてみると、風の気持ちや心の動き…ならぬ流体の動きが一目瞭然に見えてきて、面白いものです。
 そして、下記のような質問メールの状況における、「危険地帯」が見えてくるような気がします。

 数ヶ月に一度くらい「スカートがめくれやすい場所や日時を教えて下さい」とTV番組の(しかもまだ企画中の)ディレクタさんからメールが届いたりします。…そんな時のFAQとして、今日は、日本が誇る電脳都市である秋葉原を例にして、その回答例を書いてみることにします。

北風が吹く初春には、秋葉原愛三ビル前交差点辺りがスカートがめくれやすい危険地帯です!?

 こんなふうに、見慣れた街並みの日常風景に(秋葉原を見慣れてる…のは一般的ではないのかもしれませんが)、直接それを見ることはできないけれど・間接的にしかその存在を知ることができないようなものを、実際に眺めることができるようにしてみると、少し新鮮に感じます。

 さまざまな現象をリアルタイムにセンシングして、その計測結果を使ってリアルタイム物理計算を行い、そのシミュレーション結果を実写に重ね合わせつつ表示してくれるVR/AR/MR的な電脳メガネは…あと何年くらい待てば手に入るのだろう?と考えたりします。

続:北風が吹く初春には、秋葉原愛三ビル前交差点辺りがスカートがめくれやすい危険地帯です!?続:北風が吹く初春には、秋葉原愛三ビル前交差点辺りがスカートがめくれやすい危険地帯です!?続:北風が吹く初春には、秋葉原愛三ビル前交差点辺りがスカートがめくれやすい危険地帯です!?








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