コンバータと計算機
一般的な材料の熱伝導率
熱伝導率とは
熱伝導率とは、材料が熱をどれだけうまく伝えることができるかを示す尺度です。熱伝導率とは、熱の伝わりやすさを示す指標であり、熱伝導率とは、熱の伝わりやすさを示す指標である。単位はワット毎メートル・ケルビン（W/m・K）です。熱伝導率が高いということは、その材料が熱を素早く伝えるということであり、逆に数値が低いということは、その材料が熱伝導率が低いということです。金属は熱伝導率が高い傾向があります。この違いは、調理鍋、断熱材、熱交換器など、これらの材料の用途に影響します。
例えば、銅は熱伝導率が高いため、電気配線や調理器具に使われています。一方、熱伝導率の低い物質は、住宅や冷蔵庫の断熱材に適しています。熱伝導率のデータは、エンジニアが特定の作業に適した材料を選ぶのに役立ちます。
一般的な材料の熱伝導率リスト
以下は、一般的な材料とその代表的な熱伝導率の値のリストです：
金属（高熱伝導率
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材料 |
熱伝導率 (W/m-K) |
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銀 |
~429 |
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銅 |
~401 |
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金 |
~318 |
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~237 |
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真鍮 |
~109 |
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スチール（カーボン |
~45-60 |
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ステンレス304 |
~16 |
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鉄（純鉄） |
~80 |
セラミックおよび絶縁体
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材料 |
熱伝導率 (W/m-K) |
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窒化アルミニウム |
~140-180 |
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~120-270 |
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アルミナ（Al₂O₃） |
~25-35 |
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~2-3 |
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窒化ホウ素（Hex.） |
~30～60（異方性 |
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ガラス（ソーダ石灰 |
~1.1 |
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磁器 |
~1.5 |
ポリマー・プラスチック
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材料 |
熱伝導率 (W/m-K) |
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ポリエチレン |
~0.4 |
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ポリ塩化ビニール |
~0.19 |
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~0.25 |
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ナイロン |
~0.25 |
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ポリスチレン |
~0.03 |
半導体
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材料 |
熱伝導率 (W/m-K) |
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ダイヤモンド（合成） |
~1000-2200 |
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シリコン |
~148 |
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~60 |
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窒化ガリウム |
~130-230 |
その他の材料
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材料 |
熱伝導率 (W/m-K) |
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木材（乾燥） |
~0.1-0.2 |
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コンクリート |
~1.0-1.8 |
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水（液体、25 |
~0.6 |
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空気（25） |
~0.025 |
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氷 |
~2.2 |
- 銅約400W/m・K。
銅は熱伝導に優れ、熱交換器や調理器具に広く使われている。
- アルミニウム：約205W/m・K。
アルミニウムはキッチン用品や建材によく使われている。軽量だが熱伝導率が高い。
- 鉄：約80W/m・K。
鉄は多くの建築資材や機械に使われている。その伝導性により、適度な熱伝導を必要とする用途に適している。
- ステンレス鋼：約15～20W/m・K。
伝導率が低いため、熱伝導をあまり必要としない器具に適しています。厨房機器や工業部品によく使われる。
- ガラス：通常1W/m・K程度。
ガラスは窓や断熱グレージングに使用される。熱伝導率が低いため、省エネ設計に有効。
- 木材：0.1～0.2W/m・K。
木材は伝導率が低いため、住宅の断熱材として使用される。家具や建築構造にもよく使われている。
- プラスチック：0.1～0.5W/m・K。
プラスチックは家庭用品や電子機器の筐体に使われている。熱伝導率が低いため、熱の損失や上昇を最小限に抑えることができる。
- セラミック：1～30W/m・K程度。
セラミックの組成は様々であるため、その範囲は広い。調理器具、電子機器、高温用途に使用される。例えば、磁器は高度なテクニカル・セラミックスに比べ導電率が低い。
これらの値は概算です。実際には、純度、組成、温度が正確な数値に影響します。材料を選択する際、エンジニアは信頼できるデータと経験を使用して、加熱または冷却作業に最適なオプションを選択します。
熱伝導率の用途は多岐にわたります。建築物の断熱材では、伝導率の低い材料が冬は暖かい空気を室内に、夏は外に逃がさない。電子機器では、熱伝導率の高い部品が熱を拡散し、損傷を防ぎます。自動車部品では、熱伝導率が効率と安全性に影響します。職人もエンジニアも、選択の指針として長い間この数値に頼ってきた。
結論
熱伝導率は、様々な作業における材料選択に大きな役割を果たす重要な特性です。銅やアルミニウムのような金属は熱伝導率が非常に高く、迅速な熱伝達を必要とする用途に理想的であることがわかりました。一方、木材、プラスチック、ガラスなどの素材は断熱材として機能し、熱の保持や防止が必要な場合に使用されます。より詳しい技術情報やサポートについては、 スタンフォード・アドバンスド・マテリアルズ（SAM）をご覧ください。
よくある質問
F：熱伝導率は何を示しているのですか？
Q: 熱伝導率とは、熱の移動の速さを示すもので、熱を伝える効率を示すものです。
F: なぜ銅は調理器具に使われるのですか？
Q: 熱伝導率が高いので、熱が素早く均一に伝わるからです。
F：熱伝導率が低いと、建物の断熱にどのような利点がありますか？
Q: 熱伝導率が低いと、熱の移動が遅くなり、冬は暖かく、夏は涼しく保たれます。
Chin Trento
