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電熱装置の熱効率と加熱計算
概要
電熱装置の熱効率を踏まえた加熱計算を扱う。融解（相変化）には Q = m × L，温度上昇には Q = m × c × ΔT を使い，消費電力・時間・熱効率の関係から未知量を求める。単位換算（kJ↔J，min↔s）に注意が必要。
📖用語
融解熱（潜熱）L：固体が液体に変わる相変化（融解）の際に必要な熱量を質量で除した値 [kJ/kg]。温度変化は伴わない。
比熱 c：物質 1 kg の温度を 1 K 上昇させるのに必要な熱量 [kJ/(kg·K)]。水の比熱は約 4.2 kJ/(kg·K)。
熱効率 η：電熱装置が消費した電気エネルギーのうち，物体の加熱に有効利用された割合。η = 有効熱量消費電力量 で定義される。
電熱装置とは
電気エネルギーを熱エネルギーに変換して，物体の加熱・溶融・乾燥等を行う装置
（電気炉・電気溶接機・電気ヒータ等）。
熱効率 η は，消費した電気エネルギーのうち有効に物体の加熱に使われた割合。
熱効率 η
η = 有効熱量消費電力量（電気エネルギー）
有効熱量 = P × η × t（P：消費電力，t：時間）
📐基本公式：融解熱
Qfusion = m × L（m：質量，L：融解熱 [kJ/kg]）
氷 → 水（0°Cのまま）：L = 334 kJ/kg
📐基本公式：比熱と加熱量
Qheat = m × c × ΔT（c：比熱 [kJ/(kg·K)]，ΔT：温度差 [K]）
水の比熱：c = 4.2 kJ/(kg·K)
計算手順
1. 必要な熱量 Q を求める（融解 or 温度上昇）
2. 有効熱量 = Q → P = Qη × t または t = QP × η
3. 単位換算：t [min] ↔ t × 60 [s]，P [kW] ↔ P × 1000 [W]
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