热对策的基础知识(1)～热的基础知识～

前言

热对策是用来确保设备、系统的特性、寿命以及安全性的重要研究事项。作为采取必要的热对策的基础知识，我们将分3次即“热的基础知识”、“需要采取热对策的背景”、“热设计和热对策”进行解说。本次作为其第1次，对与热相关的定义和术语等进行解说。

热的基础知识

要采取热对策，必须预先了解什么是热，其特性、定义和单位等基础知识。

1. 温度和热

温度是表示物体冷热程度物理量。较常用的温标有摄氏温标（℃）和华氏温标（℉）。譬如，浴缸内的热水温度(水温)如果是38℃和42℃，则可通过温度来表示相对较热的情况。辞典等中已对热力学方面的定义进行解说，这里请大家暂且将其理解为表示冷热程度物理量。

热是表示从高温部向低温部传递的能量，进出物体来使其温度发生变化。譬如，将热水倒入杯中杯子变热，是因为热水的热量传递到了杯子上。

2. 热量、焦耳

热量是指由于温度差别而转移的能量；也就是说将热量数值化。在温度不同的物体之间，热量总是由高温物体向低温物体传递。符号使用Q (heat Quantity的Q)，单位为J(焦耳)。

焦耳是表示向物体施力使其移动的功所需的能量的单位。焦耳除了能量外，还作为功、热量、功率量的单位来使用。譬如，1J可换算为功的1N・m(牛・米)，其含义是相同的。

3. 发热量

发热量是指单位时间内热的产生量或转移量。热量的单位是焦耳(J)，而发热量主要使用瓦特(W)。瓦特通过焦耳和时间(秒)来定义。

 

W＝J/s

W

发热量

J

热量

s

时间(秒)

顺便提一下，作为热量单位之一的“卡路里”的基本定义是“标准大气压下1g的水温提高1℃所需的热量”。1卡路里=4.184J。

4. 比热容和热容

比热容是指使得1g物质的温度上升1K时所需的热量。
符号使用C，单位为J/K・g。(K:绝对温度(+1℃ = +1K))
每一物质的比热容都不同。

热容是指使得某一定量的物质温度上升1K时所需的热量。符号使用C，是该物质的比热容乘以克数而得到的值。

5. 热的性质：热传递(传热)、热平衡

重要的热的性质包括以下2项。

6. 热传递的种类

热传递(传热)包括3种形式。物质传递热的“热传导”和“热对流”、通过电磁波传递热的“热辐射”。篝火图简明易懂地示出了各自的情况。篝火发出的热，将金属棒作为媒介而传递(热传导)，变暖的空气上升(热对流)传到我们身边，同样也通过辐射(热辐射)传到我们身边。

热传导

高温

低温

气体 < 液体 < 固体

热对流

高温

低温

热辐射

设备冷却中热传导、热对流、热辐射所发挥的作用

热传导：对温度的均一化做出贡献
热对流：对平均温度的降低做出贡献(散热量的约80％)
热辐射：对热对流发挥辅助性的作用(散热量的约20％)

此例中，电子零部件发出的热由于热传导而向安装基板传导并分散。由于零部件及安装基板的热而引起热对流，并使得周围温度平均化，温度随之下降。这种情况下，安装基板的热辐射对热对流发挥辅助性的作用。

小结

作为用于采取热对策的基础，这里我们以热的基本特性和术语为中心进行了解说。热比较接近我们的生活，所以通过与日常经验等进行对照，特性等就易于弄清。
关于术语的含义，我们挑选其核心内容进行了简要描述。在需要了解详情时，请并用辞典等书籍。

下次我们预定登载包括热对策为什么重要、其背景等在内的内容。

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