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潜熱と顕熱って、なに!? 〈第3回〉
(エアコンの仕組みがここから始まる!)
物質は、その状態が変化(固体 液体 気体)する為に、熱エネルギーをもらった
り、放出したりします。
このウィスキーのロックグラスをご覧ください。この
映 映像の中では、いま3つのことが同時に起きています。
①グラスの中の氷は、周囲の熱(室内の温かい空気)で
温められ、その熱エネルギーをもらって溶けてゆきます。
②溶けた水はウィスキーと混ざって、周囲の熱により、
少しずつ温度が上がってぬるくなってゆきます。
③グラスの周りの空気中の水分(気体)は、冷たいグラ
スに熱を奪われて(熱エネルギーを放出して)、水滴(液
体) 体)となってグラスに付着します。
この同時に起きている3つのことに、潜熱と顕熱の現象が存在しています。
①では、室温という熱エネルギーをもらって溶けた氷は、その表面でこんな変化が起きて
います。つまり、氷という固体は水という液体へ状態変化するために、熱エネルギーを必
要とします。この時の熱エネルギーは、あくまでもその状態変化のためのエネルギーとし
て消費されます。ですから、氷という0℃の固体は、水という0℃の液体に変化するため
に熱エネルギーを消費し、そこに温度変化は発生しません。これが「潜熱の原理」(潜んだ
熱)なのです。
そして②では、この溶けた水が、さらに室温の熱エネルギーをもらって徐々にぬるくな
ってゆきます。この温度変化を「顕熱」(現われる熱)といいます。
つぎに③では、空気中の水分(水蒸気という水の気体)が、冷たいグラスに自分の持つ
熱エネルギーを奪われ(消費して)、水滴という液体に状態変化しています。ここでは、①
の逆の原理の「潜熱」が働いています。そしてこの水滴も徐々に周囲の熱で暖められ、顕
熱として、ぬるくなってゆきます。
この「固体」「液体」「気体」の状態変化を、左図のよ
うに示すと、それぞれの瞬時の変化には、すべて「熱エ
ネルギー」が使われ、その物質自体の温度変化は生じな
いという「潜熱の原理」が働き、逆に、それぞれの状態
「固体」「液体」「気体」のままにおいては、外的な熱エ
ネ ネルギーによって、それ自体の温度が変化してゆく「顕
熱」が発生します。
これらの温度変化と状態変化を、次のグラフと絵で示
してみました。
※一般社団法人ヒートポンプ・蓄熱センター
「蓄熱WEB講座PRO」より引
【 水の温度変化と状態変化グラフ 】
※一般社団法人ヒートポンプ・蓄熱センター「蓄熱WEB講座PRO」より引用
【 氷、水、水蒸気の状態変化への循環 】
※一般社団法人ヒートポンプ・蓄熱センター「蓄熱WEB講座PRO」より引用
おわかりいただけましたか。
次回は、中東でのエアコンの原型「冷風扇」のお話をしましょう。