物を冷却する方法には
1.エアコンや冷蔵庫のように気化熱を利用するもの
2.ペルチェ素子等を使う電子冷却
3.化学反応(氷に塩を振ると冷えるのもこれになるのかな)
等があると思いますが、ほかに手段があるのでしょうか。
ボルテックスチューブ?なるものを使って冷やす方法があるというのを聞いたことがありますがどんな物でどんな原理なんでしょうか。
とにかく冷やし方のいろいろを教えて下さい。

このQ&Aに関連する最新のQ&A

A 回答 (12件中1~10件)

単なる質問=回答と言わず、議論を熱く盛り上げたいと願っているstomachmanとしては、冷却効果があるとは心外です...なんちゃって、尊敬するsiegmund先生に過分のお言葉を戴き感激しております。



さて、
●「重力場冷却」はトンでもか??
 自助努力もせねば、というので、いい加減な計算をしてみました。まずは等速直線運動で温度がどうなるか。(これって、アインシュタイン先生もやったと思うんですが、どうも文献がみつからない。)stomachmanは超手抜きして計算します。すなわち、静止質量mの粒子が2つ、速度Vで動く箱の中にある。一つは箱に対して静止し、もう一つは箱の速度と平行に前後運動している。この時、前向きに動くときの粒子の速度Vpと後ろ向きでの速度Vmは
Vp=((V+v)*c^2)/(c^2+v*V)
Vm=((V-v)*c^2)/(c^2-v*V)
また質量は、箱に対して静止しているやつmz, 前向きmp, 後ろ向きmmとすると、それぞれ
mz=m*c/sqrt(c^2-V^2)
mp=(m*(c^2+V*v))/sqrt((c^2-v^2)*(c^2-V^2))
mm=(m*(c^2-V*v))/sqrt((c^2-v^2)*(c^2-V^2))
となります。前向きでいる時間と後ろ向きでいる時間はちょっと違う、ということを考慮して、
動いている粒子の平均質量は
mAve=(Vp*mm+Vm*mp)/(Vm+Vp)
でいいのかな?そうすると、
mAve=((c^2*(c^2-v^2)-(c^2-V^2)*v^2)*m)/(-v^2+c^2)*1/sqrt((-V^2+c^2)*(-v^2+c^2))
です。従って、静止している奴との質量の差を求めると、
mAve-mz = ((-c*(-v^2+c^2)^(3/2)-2*c^2*v^2+V^2*v^2+c^4)*m)/(sqrt(-V^2+c^2)*(-v^2+c^2)^(3/2))
だけ質量が増加しています。
E=mc^2ですから、
この質量増加分だけ、動いている方がエネルギーが高い。温度はエネルギーに比例するから(いいのか?)、「動いてる箱の方が熱い」ということになります。

さてと、同様のことが、重力ポテンシャルの深いところにある箱でも成り立つのか。直線上の加速だけなら特殊相対性理論の範囲で扱えるはず。とは言っても大変で出来ませんけど、でも等速度で温度が違うなら、等加速ならなおさら違いそうなもの。
 もしそうなら、重力加速度が大きい状態にある物体を、より重力の弱い所に移してやれば、それだけで冷える、ってことになりそうです。
いやー、どこかに教科書ないものでしょうか。
    • good
    • 0

う~ん,熱音響冷却なんて知りませんでした.


トムソン効果は忘れていました.
ペルチェ効果が書いてあったんだから,
気がつかなきゃいけなかった.
両者は親戚みたいなものですから.
もうひとつ親戚として

○ エッチングスハウゼン効果
電流の流れている棒に電流と直角方向に磁場をかけます.
そうすると,電流とも磁場とも直角の方向に温度差が生じる,
という現象です.
ホール効果に似ていますね.
実際にものを冷やすには使いにくそうです.
電流,熱流,磁場,はいろいろ絡み合っていて,
どれが原因でどれが結果かについていろいろな名前が付いています.
あと,単一金属(あるいは半導体)か異種のものをつなぐか,
もありますから,バリエーションはずいぶんあります.
名前がついていないものもあります.

ものを持ち上げるときの相対論的効果?
いやぁ,よくわかりません.
相対論方面は苦手です.
講義もやったことないし.
一度講義やれば少しましになるかも知れませんが.
一度目の講義を聴かされる学生は大迷惑か?

▲ stomachman 効果(もちろん冗談ですよ,念のため)
stomachman さんのコメント見ると冷や汗が出ます.
この方,ホントに一般人?
物理の専門家(それもかなりの)と議論しているみたいですよ.
余計なことでしたら,失礼.

この質問と直接関係ある話じゃありませんが,
goo で「Q&Aのその後」みたいな会議室でも作ってくれませんかね.
他のどなたかも同じようなこと書いておられましたが.
    • good
    • 0

またまたstomachmanです。


●思い出したんですが、トムソン効果(ケルビン効果)てのもあります。ペルチェ効果に似てますが、後者が異なる2種類の金属で熱電対を作るのに対して、前者は同一の金属、ただし温度差をつけたものを対にします。さらに半導体を間に挟むというバリエーションもある。いずれも電流の向きによって発熱になったり吸熱になったりします。

●lamopさんの疑問について、実験してみました。方法:息を吸って止め、十分に待ってから手のひらに向かってハァーッとフゥーッをやる。結果:フゥーッが冷たい。また、手のひらをうんと口に近づけるとフゥーッでも冷たくない。考察:前に断熱膨張と書きましたけど、息の湿気が手のひらで凝結して、次にこれが気流で蒸発することによる気化熱が重要だと思われます。結論:同じように体内で暖めた空気でも違いは出た。

●言い訳ですけど、前の回答で書いた「ものを持ち上げる」というのは一般相対性理論の話で、重力場の強さによる時空の違いが温度に影響するんじゃないか?という考えなんですが、実はよくわからない。....それどころか、物をそこに置いたまま観測者が高速で突っ走るだけで、物の温度が違って見えるよう(特殊相対性)にも思えます。どなたか教えていただけないでしょうか。

●tama606さんご紹介のHPはホントにいろんな「ひやし系」の研究をやってるんですねえ。「熱音響冷却」というのはどうも音響で断熱膨張をやるみたいですね。これは「ボルテックス・チューブ」とは別物なんだろうか?ほかにも「真空冷却」「アルコール吸着冷却」なんかも載ってますね。
    • good
    • 0

deagleさんのアドバイスで気になったのですが、私は息の、


ハァーッとはいたときとフゥーッと吹いたときの温度の差というのは
腹から出たのと胸から出たの(つまり体内で暖めれられた空気とさっき吸った空気)の差だと聞いていたのですが、
どうでしょうか。
    • good
    • 0

皆さんの触れていないので・・・



「熱音響冷却」というのがあるそうです。
「ドーナツ状の配管の一端に枝管を設け、この先端に圧力振動源を配置し、ここで発生した圧力波を利用して、配管の途中に挿入した蓄冷器で熱を輸送する。」ということだそうです。熱のくみ出しに、進行波を使うということでしょうか。
かなり実用に近いような感じですが、実機はまだ見たことがありません。どなたかご存じでしょうか?

私のような素人にも解りやすいURLが見つかりませんでしたので、どなたか補足をお願いします。

参考URL:http://leo.nit.ac.jp/~hara/research.html
    • good
    • 0

siegmundさん<


さすが専門家は違いますね。そーか、こんなにあったんだ。
レーザ冷却はホントおもしろいですよね。あと、ボーズ・アインシュタイン凝縮やるときに、最後は結局いわば「気化熱」を使ってたてのも面白いと思うんですよ(^^)

さて、あまり効き目のなさそうな方法ですが、siegmundさんに質問。
物を持ち上げる、ってのはどうでしょう。位置エネルギーが増えた分だけ、冷えるんじゃないですか?(単に軽くなるだけか?あれ?)
    • good
    • 0

いやあ,面白そう.


私も参加させてください.

ものを冷やすというのはなかなか大変で,
大昔は夏の氷は貴重品だったですよね.
枕草子にも,貴(あ)てなるものとして
「削り氷にあまづら入れて・・・・」なんて書いてあります.

脱線はやめて,
あるものをもっと温度の低いものに接触させれば冷えますから,
stomachman さん言われるように,
どうやって温度の低いものを作るかですよね.

既にいろいろあがっていますので,補足と追加を

○ 放射.
これは stomachman さんに付け加えることはないようです.
Sky radiator なんて,私知らなかったです.

○ 断熱膨張(stomachman さん,myeyesonly さん)
気体膨張のさせ方にちょっとポイントがあります.
圧力差が生じないようになるべくゆっくり膨張させるのを,
準静的断熱膨張といいます.
これは必ず冷えます.
一方,圧力差のあるところに吹き出させる(高圧ボンベから空気中へ,など)
の類(本当はもちょっと制限があるけど)を
ジュール・トムソン膨張と呼んでいます.
理想気体ですと,この膨張では温度変化がないことが知られています.
実際の気体では,逆転温度と呼ばれる温度がありまして,
その温度以上からジュール・トムソン膨張を開始すると温度が上がってしまいます.
逆転温度以下から始めれば温度は下がります.
空気,酸素,窒素,二酸化炭素などでは常温常圧で温度降下がおこります.
水素の逆転温度は-80℃,ヘリウムでは-173℃.

○ 氷に塩を混ぜる(morion2 さん,stomachman さん)
塩化ナトリウムだと,-21℃,塩化カルシウムだと -55℃.
ついでに,エチルアルコール+ドライアイスで -72℃.

○ 塩が水に溶けるとき,吸熱するものを使う手もあります(ふつうは発熱).
代表的なものは,硝酸アンモニウム.
たたくと冷たくなる冷却パックはこの応用です.

○ 断熱消磁(myeyesonly さん)
熱力学的には断熱膨張と同じ理屈です.
圧力の変化が磁場の変化に対応しています.
常温でも冷えますが,常温で用いるメリットはないでしょう.
銅の核スピンを使った冷却ではμK (10^{-6} K) の
オーダーまで冷えます.
世界最低温の記録は,この手法で作られました.
(K は絶対温度).

○ 液化気体を真空ポンプで減圧すれば常圧の場合より冷えます.
液体窒素は常圧で 77K ですが,ポンプで引くと 63K 位まで冷えます.

○ He3-He4 希釈冷凍
液体 He3 を液体 He4 に混ぜると温度が下がるという効果があって,
それを利用したものです.
mK オーダーの実験に使われます.

○ ポメランチュック冷却
ふつうは液体に圧力をかけて固体にすると,発熱します.
ところが,He3 ではある温度領域で,液体 He3 に圧力をかけて
固体にすると吸熱します.
これを使った冷却で,mK オーダーの手段.
最近は希釈冷凍に押され気味のようです.

○ レーザー冷却
レーザーなんか当てたら温度が上がりそうな気がしますよね.
原子の共鳴周波数より少し低い周波数のレーザーを当てて,
ドップラー効果の応用で原子の運動エネルギーを吸収しようというものです.
1997 年のノーベル賞受賞の仕事です.
最近,レーザー冷却を使って,
アルカリ原子のボーズ・アインシュタイン凝縮が観測されています.
    • good
    • 0

液体窒素にしずめて、かなづちの代わりになるバナナ・・じゃなくて、この冷やし方はなんて言うんでしょうか?


接触?

今の時期夜中とか明け方とか、外に放置されるとかなり冷えますが、それは?

新しいMac衝動買いすると、懐が・・・


すいません、どんどん壊れてますね。
    • good
    • 0

deagle のおっしゃる方法は実在します。

最も身近な例は、夏場に使うエアコンのクーラーでしょうかね。気体の断熱変化という現象を利用します。
これは、熱の出入りがない状態で気体の体積を変化させると温度も変化するという現象で、体積が小さくなる(圧縮する)と温度は上がります。(反対なら結果も反対に)

圧縮して温度が上がったところを回りの温度まで冷やして、それを元の圧力と体積に戻すと、圧縮前よりもっと温度がさがります。
これがクーラーの原理ですが、これを何段階もやって空気を液体にしてしまうこともやられてます。

ボルテックスチューブというのもこの原理の応用で、パイプの中に高圧の気体を流して、中に何かをおいて、その物体の周辺で圧力差を生じさせ、温度の違う場所から気体を取り出して、違う温度を取り出すしかけのようです。

ついでにもう一つ、ちょっと変わった冷やし方を。

断熱消磁という方法で、絶対0度近くの低温で使う方法です。
磁性体に磁気をかけて、分子の方向を揃えておき、他の方法で冷やせるだけ冷やします。そして、急に磁場を反対にして消し、分子の方向をバラバラにすると、分子の乱雑状態が増えます。(エントロピーとかいうそうです)そのためにエネルギーが消費され、温度が下がります。より絶対0度に接近するために研究分野で使われている方法です。常温でこの現象が観察できるかどうかは知りません。
    • good
    • 0

deagleさんの仰るすきま風は、おそらく断熱膨張で冷えているんだと思われます。

    • good
    • 1

このQ&Aに関連する人気のQ&A

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人はこんなQ&Aも見ています

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Q絶対零度

知り合いから「絶対零度に限りなく近い温度までの状態は作れるが、実際に絶対零度の状態は作り出せない(だせていない?)」ということを聞いたことがあるのですが、本当でしょうか?

Aベストアンサー

ARCさんやUmadaさんの回答を指示します。
やはり、物質が持つエネルギーが0という事はありえません。

高校時代の教科書をもう一度ひもといて下さい。
とても解かりやすいです。
理想気体、つまり、気体の体積と温度が比例する仮想の気体が存在したとします。
温度が0ケルビンになった場合、気体の体積は消滅・・・0になってしまいます。
しかし、実際には、気体は原子を元に構成されていますから、0ケルビンに到達したとしても、物質が存在するわけですから、理論上矛盾が生じます。

ですから、実際に0ケルビンは存在しないわけです。

蛇足ですが、宇宙空間でも、一見真空の様ですが、宇宙全体としては、空間に恒星やガス等の物質が存在します。したがって、宇宙空間にも温度が存在して、それが黒体放射として2.7Kの温度が存在しています。

Q熱交換の基礎式を教えてください。

熱交換器における基礎式を教えてください。
蒸気と水での熱交換を行う際に、入口温度と出口温度の関係、
それに流速等も計算のデータとして必要なんだと思うんですが、
どういう計算で熱量、流速を決めればいいのか熱力学の知識がないので
分かりません。
いろんな書籍を買って勉強していますが、難しくて分かりません。
それに独学ですので、聞ける人がいなくて困っています。
どなたか、簡単に熱交換の基礎式などを教えてください。

Aベストアンサー

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
 h:伝熱面の境膜伝熱係数、内外2種類有る。
 hs:伝熱面の汚れ係数、内外2種類有る。
 L:伝熱面厚み
 kav:伝熱面の熱伝導率の異種温度の平均、熱伝面内外で温度が異なり、温度によって変化する熱伝導率を平均して用いる。
 hは、流体の種類や流れる速さ(主な指標はレイノルズ数)によって変化します。
 hsは、どの程度見積もるか、、、設備が新品ならZeroとしても良いのですが、使い込むとだんだん増加します。
 更には、Aも円管で厚みが有る場合は、内外を平均したり、Δtも入り口と出口の各温度差を対数平均するとか、色々工夫すべきところがあります。

>冷却管はステンレス製(SUS304)です。
 →熱伝導度の値が必要です。
>冷却管の中の水の温度は入口が32℃で出口が37℃です。>流量は200t/Hr程度流れております。
 →冷却水が受け取る熱量は、200t/Hr×水の比熱×(37-32)になります。この熱量が被冷却流体から奪われる熱量です。=Q
>冷却管の外径はφ34で長さが4mのものが60本
>冷却管の外径での総面積は25.6m2あります。
 →冷却管の壁厚みの数値が計算に必要です。
 伝熱面積も外側と内側を平均するか、小さい値の内側の面積を用いるべきです。

 まあしかし、現場的な検討としては#1の方もおっしゃっているように、各種条件で運転した時のU値を算出しておけば、能力を推し測る事が出来ると思います。
 更には、熱交換機を設備改造せずに能力余裕を持たせるには、冷却水の温度を下げるか、流量を増やすか、くらいしか無いのではないでしょうか。

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
 h:伝熱面の境膜伝熱係数、内外2種類有る。
 hs:伝熱面の汚れ係数、内外2...続きを読む

Q超低温について

物質は絶対零度(-273℃)までしか理論的に温度を下げることができないと、前に習いました。そして実際の実験では、絶対零度には到達していないと聞きました。現在は実験で何度まで温度を下げれるようになったのですか?また、絶対零度まで温度が下がるとどういった特殊な現象(超伝導とか)が起きるのでしょうか?もし、知っていることがあったら教えてください。また、そういった関係の面白い本、HPなどがあったら教えてください。

Aベストアンサー

siegmund先生がおっしゃるとおり、過去にも「教えて!goo」では、いろいろと議論されていますね。
絶対零度は、-273.15℃です。
例えば、「実感できる程度の大きさの物質」を冷やすには
3He-4He希釈冷凍機が使われる場合が多く、90mK<-272.25℃>くらいまで冷やせます。実験機器は下記のページに写真が出ています。
http://nmr.mp.es.osaka-u.ac.jp/equip.htm

本当に「温度」だけを追求するときには、核断熱消磁法が用いられます。
http://www.s.kanazawa-u.ac.jp/phys/physics_MC/ult_html/ADR.html
(siegmund先生の挙げられているページと同じ)
これは、本当に「絶対零度を実現させるための実験」という感じだと思います。
(絶対零度至上主義?)

最近流行りは、やはり2001年度のノーベル賞受賞した、
「レーザー冷却法」でしょう。
http://homepage2.nifty.com/forcedx/kagaku/gyou.htm

絶対零度まで行くと何がおこるか、わかりませんが。。。
絶対零度近くでは、ボーズ・アインシュタイン凝縮(超伝導や超流動もこの範疇に含まれる)が起ります。

 

siegmund先生がおっしゃるとおり、過去にも「教えて!goo」では、いろいろと議論されていますね。
絶対零度は、-273.15℃です。
例えば、「実感できる程度の大きさの物質」を冷やすには
3He-4He希釈冷凍機が使われる場合が多く、90mK<-272.25℃>くらいまで冷やせます。実験機器は下記のページに写真が出ています。
http://nmr.mp.es.osaka-u.ac.jp/equip.htm

本当に「温度」だけを追求するときには、核断熱消磁法が用いられます。
http://www.s.kanazawa-u.ac.jp/phys/physics_MC/ult_html/ADR.html
(sie...続きを読む

Q氷も冷蔵庫も使わないでペットボトルの飲み物を冷やす方法・・・なんてあり

氷も冷蔵庫も使わないでペットボトルの飲み物を冷やす方法・・・なんてありませんでしょうか。
複雑な事情があって冷蔵庫が使えません。
毎年夏はHOTコーラを飲んでます。
でも、もう我慢の限界です。
小型の冷蔵庫も探してみたのですが、安くて省エネなものは保冷庫しかありませんでした。
お金も電気もロクに使えないので・・・。(冷蔵庫なんて使ったらブレーカー落ちます)
何かペットボトルの飲み物をキンキンに冷やす方法はないでしょうか?
容器に水を張って、飲み物に濡れタオルを巻く方法というのを見つけましたが、結局は氷を使わなきゃ冷えないそうです。
やっぱり氷属性の魔法でも使えない限り不可能でしょうか・・・。
10年振りにキンキンに冷えた飲み物が夏に飲みたいです。

【使えないものリスト】
・氷
・冷蔵庫、冷凍庫
・冷蔵庫or冷凍庫を要するもの(冷えピタ等)

Aベストアンサー

タオルが無かったらティッシュでもいいし、新聞紙でもいいし、シャツとかでもいいし

濡れたシャツ着て風に当たってごらん、扇風機だったら寒いぐらい冷えるから(^_^)v

Qペルチェ素子で冷却したいのですが・・・・

30cm四方ほどのアルミ板の表面を-60℃~-70℃ぐらいに
冷却したいのですが、ペルチェ素子で冷却するのは
可能でしょうか?

また可能とすれば、そのようなぺルチェ素子を安く購入できる
方法がもしありましたら教えて頂きたいのですが・・・

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

ペルチエ素子の最初の利用はコンピュウタ-の内部の空気冷却に使用されたが冷却効果がよいので内部の機器に水滴がつくので利用されなくなりましたが、その後、コンピュウタ-の機器類も常温で使用してもトラブルも無くなり最近脚光を浴びていると聞いています。
私が知っている限り現在ぺルチェ素子を使用されている品物は電気式のク-ラ-ボックスとか精米機等に使用しているようです。
-60℃~-70℃に冷却可能か如何かについては電流値(電圧)と冷却効果のグラフが手元に無いのでうろ覚えで申し訳ないのですが可能かも知れません。
日本のぺルチェ素子で最先端の研究をしているのは松下電器(冷蔵庫等への応用)と言われていますので私も資料を請求(返信用の切手同封)しましたが返信無しで相手にして貰えませんでした。
tosainuさんが学生でしたら資料をもらえるかも知れません。
もう一つの方法は50代から60代のの工学部電気の教授及び工学部を卒業された人なら必ず知っているはずなので、そのような人に聞かれたらよいかと思います。
品物は日本では製造されてなく台湾で製作されていると聞いています。
価格は規格品なら数千円ですが規格から外れると何十万とするそうです。
ちなみに私は苦労してインタ-ネットで検索して探しましたが確か秋葉原の電気店のホ-ムぺ-ジで資料をダウンロ-ドをした事を覚えています。
tosainuの御役に立てなくて申し訳ないのですが私の知っていることはこのぐらいです。

ペルチエ素子の最初の利用はコンピュウタ-の内部の空気冷却に使用されたが冷却効果がよいので内部の機器に水滴がつくので利用されなくなりましたが、その後、コンピュウタ-の機器類も常温で使用してもトラブルも無くなり最近脚光を浴びていると聞いています。
私が知っている限り現在ぺルチェ素子を使用されている品物は電気式のク-ラ-ボックスとか精米機等に使用しているようです。
-60℃~-70℃に冷却可能か如何かについては電流値(電圧)と冷却効果のグラフが手元に無いのでうろ覚えで申し訳ないのですが可能...続きを読む

Q絶対零度とは?

 絶対零度とは何ですか? いまいちイメージがつかめません。また、絶対零度になると物質は体積が無くなるとお聞きしたのですが、それはなぜですか?

 よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。
どの程度の知識をお持ちかわかりませんが、次のようなご説明ではいかがでしょう。

物質は、分子という粒子からできている考え方はご存知ですよね。「温度が高い」とは、この分子が早いスピードで動いていることを指します。
気体では、分子がばらばらの状態ですので、いわば、各分子が、飛び回りながらお互いにしょっちゅうぶつかりあっている状態。ゴム風船に気体を入れた後、暖めると、分子それぞれの動くスピードが上がり、風船の壁を強く押すので大きくふくらみます。逆に冷やすと、壁にぶつかるときの速度が遅いので、ゴムの力が勝って風船は縮みます。そのまま、どんどん冷やし、速度を遅くしてゆくと、どんどん縮んで、最後に運動速度が0になると、回りに広がる力がなくなって、体積が0になるというのが「理想気体」という理論的なお話で、この、「速度0」が絶対零度。これ以下には温度が下がらないということです。

実際には分子そのものに大きさ(分子同士がこれより近づけないという距離)があるため、速度が0になっても最低限の体積は残ります。さらに、分子同士はある程度近づいたときはお互いの静電気のような力で引き合う特性があるので、ある程度温度が高いときには気体だったものでも、温度が下がると運動力に勝って互いに縛り合い、固体や液体になります。
いわば、この固体状態が最低限の体積です。
なお、「熱く焼けた固体の鉄」は、鉄の分子が、鉄分子自体の持つ強い静電気の力で互いに強く縛りあいながらも、それぞれの分子が運動したがって[振動]している状態だと思えばよいでしょう。(指で触ると、この振動が伝わって、静電気の力の弱い皮膚のたんぱく質がちぎれ(分解され)、「やけど」になります。)

さてさて、お役に立ちましたでしょうか。

こんにちは。
どの程度の知識をお持ちかわかりませんが、次のようなご説明ではいかがでしょう。

物質は、分子という粒子からできている考え方はご存知ですよね。「温度が高い」とは、この分子が早いスピードで動いていることを指します。
気体では、分子がばらばらの状態ですので、いわば、各分子が、飛び回りながらお互いにしょっちゅうぶつかりあっている状態。ゴム風船に気体を入れた後、暖めると、分子それぞれの動くスピードが上がり、風船の壁を強く押すので大きくふくらみます。逆に冷やすと、壁...続きを読む

Q熱音響冷却の原理が分かりません

熱音響冷却の原理を理解したいのですが・・・
熱で冷却する技術はガス冷蔵庫などに使われていることは知っています。
でもこの技術は音が本質的振る舞いをしているようです。
熱勾配があれば空気の伸縮が起こって音が発生するところまでは何となく理解できますが、なぜ冷えるのか全く理解できていません。
共振している音波(縦波)が熱エネルギーを離れた場所へ運ぶのですか?
このとき定在音波を使うのですか?
それとも進行波の音波を使うのですか?
またなぜ低い温度から高い温度へ熱が流れるのでしょうか?
殆ど理解できていません。よろしくご教授お願いいたします。

Aベストアンサー

> そうすると熱の伝わる速さはどのように考えれば良いのでしょうか。

温度差と音波の変換では「空気の移動距離」と「音の波長」は無関係です。
例えば、スピーカーのコーンを想像してみてください。
100Hzの音を出す場合、0.01秒周期でコーンは往復しています。
100Hzの音の波長は約3mですが、コーンが3mもの距離を行ったり来たりはしません。せいぜい数mmです。
この場合の「移動距離」は「音量」に対応します。周期が同じなら、より大きく移動する方が、より速く移動することになり、音量が大きくなります。

同じように、音響冷却の場合でも、熱交換サイクルにおける気体の移動距離は、音の波長とは無関係になります。
あとは、
・より大きく動いた方が、音量が大きくなるので、それだけエネルギーの変換量が増える
・より速く動いた方が、熱交換回数が増えるので、それだけエネルギーの変換量が増える
ということになります。

ここで、熱交換サイクルの変換効率は、「音の周波数」には依存しますが、「音の波長」には依存しません。
一方、共鳴音の「波長」は「管の長さ」から定まり、「周波数」は「波長と音速」から定まりますので、
(ヘリウムガスを吸って発声すると音が高くなるように)
音速の速い気体の方が、同じ管で波長が同じでも、周波数は高くなります。

> そうすると熱の伝わる速さはどのように考えれば良いのでしょうか。

温度差と音波の変換では「空気の移動距離」と「音の波長」は無関係です。
例えば、スピーカーのコーンを想像してみてください。
100Hzの音を出す場合、0.01秒周期でコーンは往復しています。
100Hzの音の波長は約3mですが、コーンが3mもの距離を行ったり来たりはしません。せいぜい数mmです。
この場合の「移動距離」は「音量」に対応します。周期が同じなら、より大きく移動する方が、より速く移動することになり、音量が大きくなりま...続きを読む

Q空冷の供給量についての質問

ある装置(内容量:20m3)があり、外部より28℃のエアーを200m3/minで供給して冷却しています。
装置稼動10時間経ってから内部温度を計測すると当初の28℃から70℃まで上昇していました。
装置の内部温度を50℃程度に抑えるために装置の内容量を0.2m3程度に区切り温度上昇させたくない範囲を集中的に冷却したいのですが、供給量はいくら必要でしょうか?
計算で求めたいのでご教授願います。

Aベストアンサー

70℃という温度が定常状態の(時間が経過しても変わらない)温度であれば計算できます。まず、エアーの出入口温度と流量から、エアーが運んでいる熱量が計算できます。エアーの流量を変えてもその熱量が同じだと仮定すれば、流量を変えたときの出口温度が計算できますから、出口温度を50℃以下にするための流量は計算できます。以下はその計算法です。

出入りするエアーの平均温度を Tin (℃)、Tout (℃)とすれば、エアーが運び出す熱量 Q (W) は次式で計算できます。
   Q = ρ*U*cp*( Tout - Tin ) --- (1)
ρ は空気の体積密度(kg/m^3) = 1.29、U は空気の体積流量(m^3/s)= 60×200 = 12000、cp は空気の比熱(J/kg/K)= 1006 です。Tout - Tin = 70 - 28 なら Q = 6.54×10^8 W = 654 MW というとても大きな値になりますが流量に間違いはないでしょうか。

実際には機器の熱が100%エアーに伝達されてはいないので式(1)の Q は機器の発熱量より小さな値になります。Q は機器の発熱量そのものではないとは言え、機器の発熱量のうち、エアーが運んだ熱量であることには違いないので、式(1)から逆に、エアーの流量 U をどれくらいにすれば Tout を何℃まで下げられるかが分かります。つまり
   U = Q/{ ρ*cp*( Tout - Tin ) }
です。Tout = 50℃ にしたいなら、U = 22909 m^3/s = 381.8 m^3/min にする必要があります。厳密にはエアーと機器の温度差によって熱伝達係数が変わる(Q が変わる)し、物性値も若干変わりますが、大雑把な計算でいいのなら上の方法でいいと思います。

utaku_0316さんが計算したのは、静止した流体の熱エネルギーの増分です。常に流れている流体の場合、体積(m^3)の代わりに体積流量(m^3/s)にすれば、単位時間に運ばれるエネルギー(J/s = W)になります。

70℃という温度が定常状態の(時間が経過しても変わらない)温度であれば計算できます。まず、エアーの出入口温度と流量から、エアーが運んでいる熱量が計算できます。エアーの流量を変えてもその熱量が同じだと仮定すれば、流量を変えたときの出口温度が計算できますから、出口温度を50℃以下にするための流量は計算できます。以下はその計算法です。

出入りするエアーの平均温度を Tin (℃)、Tout (℃)とすれば、エアーが運び出す熱量 Q (W) は次式で計算できます。
   Q = ρ*U*cp*( Tout - Tin ) --- (1)
ρ...続きを読む

Qサイズ(W・D・H)の表示順についての質問です。

サイズの表示順についての質問です。
カタログなどで商品のサイズが20×30×10などと表記されているのですが、W×D×Hの順序でしょうか?それともW×H×D? 基本的なことで申し訳ありませんが教えてください!

Aベストアンサー

幅W×高さH×奥行D が多いです。

椅子の場合は 座面の高さ SHが入ります。

テーブルは 長い方W 短い方はD 高さは H

で お打合せしてます。

Q静圧って?

ターボファンはシロッコファンと比べ、同一の静圧であれば効率がいいとあります。
では、その静圧とはなんでしょう?いろいろなサイトで検索してみたのですが、
いまいち理解・・・というか、ほぼ理解できません。公式をみてもさっぱりでした。

かみくだいての説明お願い致します。

Aベストアンサー

>ひょっとして、かなり間違った考え方してますか?
水は、気体と同様に流体ですし、考え方は、間違っていないと思います。正しいです。
ただし、言葉(表現)が、次のように不正確に思いました。
>最大静圧=ホースをどれだけふくらませれるかと、なるんです。
感覚的に書かれ言わずもがなかと思いますが、ホースが膨らむのは、静圧にもよりますが、ホースの材質によるところが大きいと思います。
「ふくらませれるか」ではなく、「膨らませようとする力が最大になる」となります。
このとき材質に伸縮性が無ければ静圧を大きくしても膨らまないのは当然です。
なお、最大静圧でなくても中間の静圧でも静圧は、ホースを膨らませようとします。

>では、最大静圧の数値が高いメリットは何なのかを聞きたかったのです。
実際の使用状態では、試験や風路がふさがれるなどの偶発的なことを除けば、最大風量時(まったくの開放で使用)や最大静圧時(完全な閉塞で使用)に使用されることはあまり無いでしょう。
特性曲線の両極端の最大風量や最大静圧値は、ファンの仕様値として使われてはいますが、実際の使用条件である、その間の値を推定したり、特性試験や比較のための基準値といえるでしょう。
したがって「最大静圧の数値が高いメリット」としては、これが高ければ、抵抗の大きな風路でも比較的に風量を大きく取れるのではないかと、断定はできませんが推定できます。
正確には、やはり実際の風量・静圧のポイントで判断することが必要です。

>ひょっとして、かなり間違った考え方してますか?
水は、気体と同様に流体ですし、考え方は、間違っていないと思います。正しいです。
ただし、言葉(表現)が、次のように不正確に思いました。
>最大静圧=ホースをどれだけふくらませれるかと、なるんです。
感覚的に書かれ言わずもがなかと思いますが、ホースが膨らむのは、静圧にもよりますが、ホースの材質によるところが大きいと思います。
「ふくらませれるか」ではなく、「膨らませようとする力が最大になる」となります。
このとき材質に伸縮性...続きを読む


人気Q&Aランキング