物理基礎:ヒートポンプ

<ポイント>
・エネルギーは様々な種類に変化するが、その総和は変わらない
・エネルギーが変化する際には、その一部が散逸する
・空気中の熱エネルギーを利用して、大きな熱エネルギーを得る構造をヒートポンプという
(1)エネルギーの散逸
エネルギーはさまざまな種類に変化する(させる)ことができます。
そのとき、その総和は変わりません

たとえば、乾電池(電気エネルギー)を使うと豆電球を点灯させることができます。
つまり、「電気エネルギーを光に変化させ」ます。

このとき、電気エネルギーの一部は「熱エネルギーとなって」しまいます。
これを「エネルギーの散逸」といいます。
(そもそもの「散逸」の意味は「まとまっていたものが、バラバラになって一部が失われる」こと)

エネルギーの変換においては、いかに「目的のエネルギーに変化させられるか」という効率が重要になっています。

(2)ヒートポンプ
ヒートポンプとは、「空気中の熱エネルギー」を利用して、大きな熱エネルギーを得る仕組みのことです。
装置内の熱媒体(気体)を「圧縮・膨張させること」によって温度を変えて、熱エネルギーを受け取ります。
(熱媒体とは、「熱を運ぶ物質」のこと)

なお、熱媒体として使われる気体は、給湯では二酸化炭素、エアコンでは代替フロンとなっています。

<補足>
ヒートポンプでは「熱を温度の低いところから、温度の高いところへ運ぶ」ということになります。
これが、「水を引き上げるポンプ」のはたらきに似ていることから、ヒートポンプという名前になっています。
<まとめ>
・エネルギーは様々な種類に変化するが、その総和は変わらない
・エネルギーが変化する際には、その一部が散逸する
・空気中の熱エネルギーを利用して、大きな熱エネルギーを得る構造をヒートポンプという

 

※ 理解を優先するために、あえて大雑把に書いてある場合があります

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