Oxygen not Includedのプレイガイド兼管理人の個人メモとして編集しています。編集はどなたでも可能ですが、問題があった場合はメンバー限定にすると思います。



熱関係

このページでは熱に関する内容を記載します。
※ DTU は Duplicant Temperature Unit の略で 熱量の単位です。

設備による発熱

このゲームでは設備を稼働させると設備自体から熱が発生します。

また電解装置等の物質を入力して別の物質を出力するような設備については、出力される物質の温度は個別に設定されています。
※大抵の設備は出力の最低温度が決められており、入力が出力の最低温度を上回る場合は比例します。

オーバーヒート

設備にはオーバーヒート温度が設定されているものがあり、設備の温度がオーバーヒート温度を超えるとダメージを受けます。
宇宙関連や一部の設備を除き、オーバーヒート温度は75℃に設定されているものが多いです。また、自動化ワイヤーやセンサー類にはオーバーヒート温度自体がありません。
設備を作る素材によってオーバーヒート温度に補正を受けられるものがあります。(鉛や土、汚染土ではマイナスの補正があります)

なおオーバーヒート温度とは別に非常に高温な環境では設備自体が溶けてしまうことがあります。この融解温度は設備を作成した素材の融解温度とイコールになります。
精錬金属火山やマグマのある場所、宇宙空間では設備を作る素材の融解温度も確認するようにすると事故が減らせます。

熱伝導率

熱伝導率とは2つの物質間で熱交換を行える熱の量を意味し単位は (DTU/(m*s))/℃です。
2物体間に1℃の温度差がある時に1秒で1m移動するできる熱[DTU]を表しています。
※このゲームでは1タイル(1マス)は1メートルの高さと幅があるという事になっています。

値が大きいほど優れた熱伝導体であることを意味し、値が小さいほど優れた断熱材であることを意味します。

比熱容量

比熱容量とは1gの物体を1℃上昇させるのに必要な熱の量を意味し単位は(DTU/g)/℃ です。
比熱容量と物質の質量をかけるとその物質の温度を1℃上げるための熱[DTU]を表します。

値が大きいほど物質の温度を上げるために多くの熱が必要で、値が小さいと少ない熱の量で温度を上げることができることを意味しています。

参考:熱伝導率と比熱容量のざっくりとしたイメージ

「こまけぇこたぁいいんだよ」という人向けの熱伝導率と比熱容量のイメージ。(正確性は別として大体あってる)

まず熱というものが入る容器をイメージしてください。
熱伝導率とは入れ物の口の大きさで、値が大きいほど一気に熱を出し入れできる。
比熱容量とは入れ物の直径とか横幅と思ってください。
温度が1℃上がるということは入れ物の中に入っているものの高さが1cm上がると思ってください。

熱交換

このゲームでは温度の異なる物質同士が接していると互いに熱が伝達され、時間とともに接する物質同士の温度が平均化されていきます。
この熱の移動量には、接する物質の温度差、熱伝導率、比熱容量が関連してきます。
  • パイプ自体とパイプ内を流れる液体/気体との間や、パイプとパイプの周りの気体、設備と設備の周りの気体、瓦礫と瓦礫が接している土台のタイルにも熱は伝達されます。
  • 設備以外の質量は熱交換の速さにほとんど影響はありません。

熱が伝達されるケースと計算式

単位:DTU/s
タイル内の瓦礫熱伝導率の低い方 * 温度差 * 1000
タイル上の瓦礫熱伝導率の低い方 * 温度差 * 62.5
設備と同じ座標のタイル設備の熱伝導率 * タイルの熱伝導率 * 物質の温度差 * C※1 * 0.5
断熱パイプとその中身熱伝導率の低い方 * 温度差 * 50
断熱以外のパイプとその中身熱伝導率の算術平均†1 * 温度差 * 50
隣接するタイルとタイル(断熱タイル以外)熱伝導率の相乗平均†2 * 温度差 * 1000 * M※2
隣接する断熱タイルとタイル断熱タイルの熱伝導率を、素材の熱伝導率×0.0000615148として、
熱伝導率の低い方 * 温度差 * 1000 * M※2
※タイル ... 1マスを占領している固体/液体/気体を意味する。 プレイヤーが建てられる物のうち、複製人間の移動を妨げるタイル類もここに含まれる。
※設備 ... プレイヤーが建てられる物のうち、上記のタイル類以外のもの。 電線やパイプなども含まれる。 1x1より大きい建物はすべてのタイルと同時に熱交換を行う。
※瓦礫 ... 採掘したあとの物質とかを意味する。 格納庫の中身などもここに該当する。 中身は特定の1マスに存在している扱いとなる。 例えば圧縮格納庫なら下側1マス。

※1 … C = 温度が高い方の物体の(質量 × 比熱容量) × (設備のほうが温度が高いなら1/5)

※2 … Mは材料の種類によって異なる乗数です。 気体から固体へは25、液体から液体への625、それ以外なら1。

†1 … 一般的な意味で使われる平均 N個の値を足し合わせてNで割ると得られる値

†2 … N個の値を掛けてN乗根を取ることで得られる値 たとえば0.01と0.0001の相乗平均は、√(0.01x0.0001)=√(1e-6)=0.001

気流タイル・網状タイルは、後ろにある気体・液体がタイルを占領している扱いとなり、気流タイル・網状タイル自体は瓦礫として熱計算では扱われている。
そのため、真空下ではこれらのタイルは事実上の完全断熱タイルとして機能する。
ただし、真下に通常の固体タイルがある場合、そのタイルと気流・網状タイルとの間で熱交換が発生する(瓦礫扱いなため)。

よく勘違いされがちだが、設備とその床は直接熱交換していない。 設備の中身(=瓦礫)と床は直接熱交換をしている。

冷たい流体を通す断熱パイプは、断熱タイルの中を通すよりも気体の中を通した方がよい
パイプとタイルとの熱交換時に、熱い方(タイル)の質量が乗算されるため。
気体酸素2kg下にパイプを通せば、上式の「設備と同じ座標のタイル」はパイプの熱伝導率×温度差×24.12DTUの熱が交換されることになるが、
セラミック400kgで作った断熱タイル下では、パイプの熱伝導率×温度差×1041.6DTUもの熱が交換されてしまう。

熱い流体を流すなら、タイル側は熱伝導率しか見られないので、セラミック製断熱タイル(0.0062)が酸素(0.024)よりも勝る。
瓦礫は細かく分けるとより熱を発散(または吸収)する
たとえば1トンの瓦礫1個よりも、10キロの瓦礫100個の方が100倍熱を発散(または吸収)する。
コンベアにアイテムを載せると20kg単位に分割されるので、非常に早く熱を発散させることができる。
マグマが固化したものを蒸気タービンに入れたり、氷を水に溶かしたりしたいときに有用。
宇宙素材の断熱材の熱伝導率は厳密に0ではなく0.00001
断熱材製の通常パイプと中を通る流体との間の熱交換は算術平均に依存。断熱材という言葉とは裏腹に熱交換が起きる。
このため状態変化しやすい流体を流すパイプは、断熱材製の通常パイプよりもセラミックや火成岩製の断熱パイプのほうが適している。
ただし、断熱材製の通常パイプを十分に予冷・予熱し流体と等しい温度にすれば、パイプの外との熱交換は無視できる大きさになり、破損の心配はなくなる。

隣接するタイル間の熱交換は双方のタイルの熱伝導率の相乗平均に依存する。
よって、例えば熱伝導率に優れる金属タイルを断熱材タイルに隣接させると、断熱材の効力が半減してしまう。
しかし宇宙素材の"断熱材"による断熱材タイルであれば、たとえテルミウムの金属タイルと隣接させてもなお他の断熱タイルより優れた断熱性能を誇るので、特に気にする必要はないと思われる。

比較実験

バージョン:CS-444111-D(2020/12)
セラミック製の断熱タイルは断熱材製の通常タイルよりも断熱性能が高い。
左に1000kg/m3 -20℃の氷、右に2000kg/m3 2000℃のマグマ、20℃のタイルを用意し
どの程度熱交換が行われるか検証。(氷側最右の鋼鉄タイルの温度で比較。)

熱交換が起きなかった右の真空で挟んである条件下では-16.3℃
セラミック製の断熱タイルで挟んである条件下では1重2重ともに-16.3℃
断熱材製の通常タイルで挟んである条件下では1重が-15.3℃、2重が-15.7℃

ということでセラミック製の断熱タイルが真空並の断熱性能である結果が得られた。
断熱材製の通常タイルは実験終了時(3000s)、131℃に達していた。


パイプの温度が同じ時、セラミック製の断熱パイプは断熱材製の通常パイプよりも流体の温度変化が小さい。
左に-255℃の液体水素、20℃のタイルおよびパイプを用意し
どの程度液体水素の低温が損なわれるか検証。

結果はどのタイルの中を通しても同じ。
鋼鉄製の輻射パイプはいずれも破損。
断熱材製の通常パイプは-254.0℃まで加熱。(T=+1.0℃)
セラミック製の断熱パイプは-254.6℃まで加熱。(T=+0.4℃)


断熱材製の通常パイプはセラミック製の断熱パイプよりパイプ外からの熱を受けにくい。
2000kg/m3 1500℃のマグマ、20℃のタイルおよびパイプを用意し
パイプがどれだけ熱せられるか検証。



1000s後の温度はこのようになる。


パイプが何も覆われていないとき、断熱材製の通常パイプが最も温度変化が小さい。
セラミック製断熱タイルに覆われているときは、鋼鉄の輻射パイプであっても温度に変化はなかった。
結論
断熱材(宇宙素材)の通常タイル/パイプの断熱性能は多くの場合でセラミック断熱タイル/パイプ以下。
使い道はロケット発射台などパイプをタイルで覆えないときや2000℃近い高温に晒されセラミックでは融ける環境に限られ、
通常タイルとして有効利用できる場面は少ない。(少なくとも筆者は知りません。)

パイプを破損させないためのプラクティスを示すならば、
予冷しないなら、真空中または気圧を低くしてセラミック断熱パイプを通し温度変化を小さくする。
予冷するなら、セラミック断熱タイルに熱容量の大きいパイプまたは断熱パイプを通し、タイル外からの熱を受けないようにする。
パイプ外の温度が高くなる環境下でパイプを覆えないときは断熱材(宇宙素材)を使い十分に予冷しておく。

断熱するためのプラクティスを示すならば、
真空にできるならば真空に
真空にできないなら温度が2700℃未満1800℃以上ならば黒曜石、
1800℃未満ならばセラミック、2700℃以上ならば断熱材。
厳密な断熱を要しない、保温程度で十分な場合は火成岩か苦鉄岩。

熱交換プレート

熱交換プレートは、一見1x1サイズに見えますが3x3サイズの"施設"です。
1つの施設は座標に関わらず同じ温度を持つので、熱をより高速に伝導できるようになります。
別に特別な計算式が適用されたりするわけではなく、3x3サイズでいろんな素材から作れる質量800kgの施設、というだけです。
上記の式からもわかるように、質量・温度差・時間が一定の場合、施設とタイル間の熱の移動速度を支配するのは(熱い方の物体の)比熱容量×熱伝導率です。
この値は精錬金属ではアルミ(186.6)>銅(23.1)や鉄(24.65)、鋼鉄(26.46)>金(7.74)の順なのでできるだけアルミを使いたいです。
(アルミの値が異様に高いのはおそらく設定ミスです。 熱伝導率が本来の値の10倍にされている疑惑があります)
しかし1マス800kgも原料が必要なので、ケチりたければ
花崗岩(2.68)>砂岩(2.32)>火成岩(2.00)>黒曜石(0.40)=堆積岩(0.40)の順に使うといいでしょう。
意外なところではダイアモンド(40.9)が高いです。 他に使いみちがあまりないのでここに使ってしまってもいいでしょう。
また氷(4.469)もそこそこの値をもちます。 もちろん溶けますが……
配置パターンの比較
熱交換が目的なら左下のような配置で十分である。

真空

  • 真空では一切の熱のやり取りが発生しない。魔法瓶と同じ理屈。
  • 断熱材が手に入る前に高温空間と低温空間を分けたいときに間に真空の空間を挟んでおくと熱の移動は高温空間に面しているブロックのみで済み、低温空間には熱はこない。
  • 真空にしたい空間に吸気ポンプを設置して完全に気体が無くなるまで動かし続けることで真空が完成する。真空になれば自動的に吸気ポンプは停止する。
  • 周囲を密閉されたドアを自動化回路などで開け閉めした場合も真空となります。
  • 複製人間が斜めのタイルを壊せることを利用して真空を作ることもできます。※修正可能性大

削り(Flaking)現象

上述した熱交換とは別に、特定の条件下で隣接タイル間の熱交換が発生します。
冷たいタイルが0.2秒ごとに5kgずつ削られていくように見えるため、英語でFlakingと呼ばれています。

熱いタイルと冷たいタイルが隣接していたときに、
  • 冷たいタイルが5.01kg以上の質量があり、
  • 熱いタイルと冷たいタイルの組み合わせがこの順に(固体、液体)、(液体、液体)、(気体、液体)、(気体、自然固体*1 )タイルのいずれかであり、
  • 冷たいタイルの温度が、冷たいタイルの温かい方への相変化温度*2マイナス約3℃以下で、
  • 熱いタイルの温度が、冷たいタイルの温かい方への相変化温度プラス約3℃以上であり、
  • 冷たいタイルが液体の場合、隣に同じ液体が存在しているか、隣に気体タイルがある*3
などの条件(これらが十分条件かは不明)を満たすと発生します。

この現象が発生すると、両タイルの熱伝導率に関わらず、冷たい側のタイルの物質が0.2秒ごとに5kg相変化(液体なら蒸発、固体なら液化)+3℃の温度で相変化して出現し、その分の熱量が熱いタイルから引かれます*4
熱伝導率によらないというところがポイントで、この現象が発生するとアビサライトだろうが宇宙素材の断熱材だろうが容赦なく熱を交換させられます。

例えば、宇宙素材の断熱材で作成した20℃の断熱タイルの水槽に液体水素を投入すると、液体水素は水槽に触れたそばからどんどん気化してしまいます。
断熱材の非常に低い熱伝導率を考えれば、液体水素の温度に比べて非常に高温(20℃)な断熱材と液体水素が触れたとしてもほとんど熱交換は行われないはずですが、
実際にはこの削り現象の発生条件に引っかかってしまい、断熱材の温度が液体水素の温度に近くなるまでどんどん液体水素が蒸発してしまいます。
しかも悪いことに、あらかじめ断熱タイルを予冷しておこうにも、断熱タイルはこの方法以外ではほとんど冷やしようがありません。
この用途には断熱タイルよりも、真空下の気流タイルを利用するのが有効でしょう。

他にも、マグマ地帯の近くにあるアビサライトは初期状態で数百〜千℃以上の温度になっていることがありますが、この熱を有効活用するほぼ唯一の手段がこのFlaking現象の利用です。
このアビサライトのタイルを掘削せずに、水を少量ずつ掛けるだけで水が即座に蒸発し、熱を利用しやすい形態になります。
アビサライトのタイルをいったん掘削してしまうと、もうその熱を取り出す手段は(宇宙素材の断熱材に加工する以外)ほぼなくなってしまいます。

これとは逆に、自然のアビサライトを溶かすという選択肢もあります。 アビサライトは3422℃で融解して、惑星によっては非常に貴重な物質であるタングステンになります。
ただでさえ熱伝導率が極めて低いアビサライトを高温まで熱するのは現実的にほぼ不可能ですが、このFlaking現象を利用し、
自然アビサライトタイルの隣に3425℃以上の気体を用意してやれば、気体の熱が持つ限り5kgずつアビサライトをタングステンに変換できます。
沸点が高い液体ニオブを精錬装置で3425℃以上に加熱し、その熱を融点が高い固体のダイヤモンドのタイルなどを通してアビサライト隣の適当な気体まで運んでやれば実現可能です。

熱交換に関するTips

  • パイプブリッジは中身の流体と熱交換しない。 というかブリッジの中には流体は1gも入っていない。
  • 設備の中に入力された物質を溜め込むものがある(水耕タイルとかいろいろ)この場合は設備内の物質と、設備ごとに決まっている特定の1タイルの間で熱交換する。※「タイル内の瓦礫」のケースと同じ扱い
    • 設備内の物質と設備自体は熱交換しないが、このタイルを通じて熱交換する。
    • 設備が真空中にあり、床が真空気流/網状タイルなら、タイルを通じた熱交換も床を通した熱交換もできないので、内容物は一切熱交換をしなくなる。
  • 貯蔵庫内部で物体の温度が相変化する温度になった場合、貯蔵庫から溢れ出す。 例えば室温下で貯蔵庫に氷を入れていると、そのうち溶けて水となって溢れ出す。
    • ただし、貯蔵庫そのものがタイルである場合は相変化の温度になっても何も起こらない。 農耕・水耕タイルが該当。
  • 宇宙空間は真空のため熱交換は行われないと思われがちだが、パイプ自体とパイプ内の物質や設備とタイルとの間の熱交換は発生する。(よく液体酸素や液体水素で問題が発生する)

ウィーズウォート

別名 青人参とか氷大根とか。

アイスバイオームに自生。もしくは製造ポッドから種が出力されます。
−60℃ ~ 95℃の間の温度で機能し、ウィーズウォートの下の部分から気体を吸い込み、上部から5℃温度を下げた気体を吐き出します。
野生の場合は毎秒250gの気体を冷却し、プランターに植えた場合は1サイクル4kgのリンを消費し毎秒1kgの気体を冷却します。
※アーリーアクセス時には植木鉢に植えて消費はなしでしたが、ローンチ時に仕様が変わっています。しばらくやってなかった人は注意してください。

最も効率よく利用するには水素気体中に植える必要があります。
水素気体中にプランターを利用して植えた場合、水素の熱容量が2.4(DTU/g/℃)なので、2.4DTU/g/℃×1kg/s×5℃=12kDTU/sの熱破壊効果があります。

反エントロピー型熱無効化装置

別名 AETN(Anti Entropy Thermo-Nullifier) ひえひえマシーン

アイスバイオーム内に配備されている場合がある。(アイスバイオームが無い惑星には無い)
入力として水素10 g/s消費し、周囲の気体または液体(水没扱いされない量)から80 kDTU/sの熱を奪います
最低温度は-173.15℃でそれ以下になると「冷えすぎ」と言われて機能が停止します。

検証:電解装置の水の温度による出力酸素温度

電解装置の熱破壊効果


物質の相転移

5chONIスレPart37>>918より
物質の相転移は表記ラインより3℃過ぎてから起こり、変化後は1.5℃戻る。


沸点凝固点
99.4℃-0.6℃
水温102.4℃まで加熱すると100.9℃の蒸気になる
水温-3.6℃まで冷却すると-2.1℃の氷になる

このページへのコメント

英wiki読んで俺も試してみたけど、つまり断熱タイルは、
.織ぅ<=>タイル以外の熱交換の場面では素材の熱伝導率を1/100した値が使われている
けど、
▲織ぅ<=>タイルの場面では素材の熱伝導率をそのままに、計算式の相乗平均を最小値に置き換えた値が使われている
ということか
,諒はこのwikiでも施設一覧のページにそんなこと書いてあったような気もするけど、△呂海wikiには載ってない情報やね
ていうか計算式の表に1行付け足すのがいちばんわかりやすいかもしれんね 断熱パイプも1行専有してるわけだし

0
Posted by 名無し(ID:5BzBWOSxhg) 2020年12月25日(金) 21:03:54 返信数(1) 返信

△(2/255)^2かかってるのを書き忘れてた

0
Posted by 名無し(ID:5BzBWOSxhg) 2020年12月25日(金) 21:04:53

セラミック断熱タイルより断熱材通常タイルのほうが熱伝導率が小さく、熱容量が大きい。
質量差を加味しても断熱材通常タイルのほうが熱変化しにくいはずなのに、
このような実験結果になるのか不思議に思っていました。
少なくとも現行ページの解説では説明がつきませんね。

0
Posted by 名無し(ID:RCaxkybVdQ) 2020年12月25日(金) 20:08:51 返信

宇宙素材の断熱材で断熱タイルや断熱パイプを作らないで、わざわざ通常タイルや通常パイプを作って比較してるのは、素材がもったいないから? 

0
Posted by 名無し(ID:5BzBWOSxhg) 2020年12月25日(金) 15:31:01 返信数(2) 返信

>素材がもったいない
そうですね画像の構成という理由もありますが
比較していませんが
流石にセラミック断熱タイル/パイプより断熱材断熱タイル/パイプのほうが断熱としては優れているかと
英語wikiによればセラミック断熱タイルが断熱材通常タイルのほうが優れているのは
通常タイル間の相乗平均の式ではなく
断熱タイルと隣接タイルとの間で(2/255)^2の係数が掛けられ、断熱タイルの方の熱伝導率が使用される仕様が理由のようです

1
Posted by 名無し(ID:nmznGsc5fw) 2020年12月25日(金) 19:13:12

ごめんなさい正しくは
「英語wikiによれば断熱材通常タイルよりセラミック断熱タイルのほうが優れているのは」
ですね
熱交換の仕様はかなり複雑で私も正しく理解できているか自信がありません

0
Posted by 名無し(ID:nmznGsc5fw) 2020年12月25日(金) 19:21:30

「冷たい流体を通す断熱パイプは、断熱タイルの中を通すよりも気体の中を通した方がよい」とあるけど、そうでもないのでは?
断熱タイルには漏れるものの、断熱タイルから先へは漏れないので、平衡状態になった後の流出速度は断熱タイルを使った場合の方が少なくなるのでは?

1
Posted by 名無し(ID:o7u01Kq3kw) 2020年12月24日(木) 17:54:35 返信数(1) 返信

たしかに?

0
Posted by 名無し(ID:5BzBWOSxhg) 2020年12月24日(木) 18:34:49

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