危険物乙四 基礎的な物理学及び基礎的な化学 問78｜熱伝導・対流・放射の3形態の特徴比較

誤っているのはエです。金属は有機液体より熱伝導率が高く（熱を伝えやすい）、「低い」は逆の記述です。

• ア（正）: 熱伝導＝物質中を粒子振動で伝わる・媒介物が必要。
• イ（正）: 熱対流＝液体・気体の流動による熱移動。
• ウ（正）: 熱放射（輻射）＝電磁波（赤外線）によって媒介物なしで伝わる。
• エ（誤）: 金属は有機液体より熱伝導率が高い（熱を伝えやすい）。
• オ（正）: 太陽→地球の熱は真空を通るため放射（輻射）。

「金属＝熱伝導率が高い」は日常感覚でも分かる（鉄棒は熱くなりやすい）。木（低）・プラスチック（低）・金属（高）の順で覚えておきましょう。

熱の移動3形態（確立した物理学）:

各選択肢：

• ア（正）: 熱伝導の定義として正しい。媒介物（固体・液体・気体）が必要。
• イ（正）: 熱対流の定義として正しい。固体中では起こらない。
• ウ（正）: 熱放射（輻射）は電磁波で真空中でも伝わる。
• エ（誤）: 金属の熱伝導率は有機液体（油類）より高い（熱を伝えやすい）。鉄（約80 W/(m・K)）に対し有機液体（油類）は約0.1〜0.2 W/(m・K)程度。逆の記述。
• オ（正）: 太陽と地球の間は真空（宇宙空間）なので、熱は放射（輻射・電磁波）によって伝わる。

引っかけ: エ（金属の熱伝導率が低い）と、「放射は媒介物が必要」とする誤りが定番。

【理論的背景：熱伝導率の物理的意味】

熱伝導率（λ、単位 W/(m・K)）は「単位厚さあたり・単位温度差・単位時間あたりに物質を通過する熱量」を表します。代表的な値（参考値）：

• 銅: 約 390 W/(m・K)（高い）
• 鉄（鋼）: 約 50〜80 W/(m・K)
• コンクリート: 約 1〜2 W/(m・K)
• 木材: 約 0.1〜0.2 W/(m・K)
• 有機液体（油類）: 約 0.1〜0.2 W/(m・K)
• 空気: 約 0.026 W/(m・K)（低い）

金属の熱伝導率は有機液体の数百倍〜数千倍の高さを持ちます（電子伝導が加わるため）。このため金属タンク・配管は外部からの熱を液体に効率よく伝える「ヒートシンク」になることがあり、夏季の直射日光による金属タンクの温度上昇（引火性液体の温度管理に影響）の根拠です。

【3形態の火災・危険物への接続】

• 熱伝導: 金属配管・タンクを通じた熱伝達。熱源（火災・日光）からの熱が容器内の危険物に伝わる。
• 熱対流: 液体タンク内で局所的な温度差が生じると対流が起こり、熱が内部に拡散する。火災現場での熱気流（上昇気流）も対流。
• 熱放射（輻射）: 火災の熱は放射（輻射）によって離れた場所（可燃物）にも伝わる。これが延焼拡大の重要な経路の一つ。保安距離（製造所等の周囲への距離規制）の根拠でもある。

【各選択肢の発展補足】

• ア（正）: 熱伝導は固体中で最も効率的に起こる。媒介物の振動・衝突によるエネルギー伝達であるため、真空中では起こらない。
• イ（正）: 対流は流体（液体・気体）のみで起こる（固体中では起こらない）。密度差（温度差）による自然対流と、ポンプ・ファン等による強制対流がある。
• ウ（正）: 熱放射（輻射）は電磁波（主に赤外線）で伝わるため真空中でも伝達可能。太陽から地球への熱は約1億5千万kmの真空を経由する。
• エ（誤）: 金属の熱伝導率は有機液体より高い。この誤りは「金属は熱を伝えにくい」という感覚的な誤りに由来する（実際は金属が最も伝えやすい）。
• オ（正）: 太陽から地球への熱は宇宙空間（真空）を電磁波（輻射）で伝わる。

【試験での位置づけ】

乙四試験では3形態（伝導/対流/放射）の名称と特徴（媒介物の要否）の識別が出題されます。「放射は媒介物不要」「金属は熱伝導率が高い」の2点が最頻出の正誤判定ポイントです。延焼メカニズム（放射熱による離れた可燃物への着火）や保安距離の根拠とも接続します。

【根拠】確立した物理学（熱の3形態・熱伝導率の定義）。

【補足】金属（高熱伝導率）>有機液体・木材（低熱伝導率）。放射は電磁波で真空中でも伝わる（媒介物不要）。