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。

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A 回答 (12件中11~12件)

 これは物が冷えるのかどうか妖しいのですが……。


 同じ呼気なのに、ハーッとはいたときとフーッと吹いたときでは温度が違いますよね。これは「隙間風は冷たい」という性質のためです。
 で、何でも話によるとこの方法で隙間風の温度を絶対零度まで下げた人がいるそうな。
 ですから同様の方法で、隙間風を物に当てて冷やすことができるんじゃないかなぁとおもうんですけど……どうでしょうね。
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放射熱。

熱いものが冷える一つの仕組みです。物体はその温度に依って決まる赤外線を出してます。普通なら、周りにある物体から来る赤外線と差し引きちゃらですが、たとえば宇宙空間に放り出すと、この赤外線が出て行くばかりでどんどん冷える。天気予報でも「放射冷却」って聞くでしょう?
ですから、冷やしたい物のちかくに冷たい物を置くだけでも冷えるんです。
このほかにも熱伝導、対流などで熱い物が冷えるのはご存じでしょう。問題は周囲と温度差がないものをどうやって冷やすかですよね。
 特定の波長の光しか吸収しないような表面をもつ物体を作りまして、この波長において空気が透明であるような、そういう波長を選べたとすると、その物体は(屋外に置けば)宇宙空間に赤外線を飛ばして冷えていく筈です。この原理を使ったSKY RADIATORという研究があったんですが、どうやら技術的には旨くいかないらしい。というヨタはともかく....

断熱膨張。気体を急に強制的に膨張させる。たとえばシリンダーに入れて、ピストンを引くんです。
冷たい物に接触させる。当たり前すぎですか?でも一番よく使われる方法。
氷に塩の寒剤は、化学反応と言うよりは、氷が溶ける時に熱(凝固熱、潜熱)を奪うことを使ってます。
もちろん、化学反応で熱を奪う、吸熱反応というのがある。

あと、危ないことをすると、肝を冷やすことができます。
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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


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