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電気冷蔵庫の動作原理
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電気冷蔵庫に限らず，ヒートポンプ(熱を低温部から高温部へ汲み上げる装置) の基本的概念は下図です． S_H Q_H ∧ ∧ 高温部(T_H) ┃ ┃ ┌────────┐ │ ┃ ┃ │ │ ┃ ┃ │ │ ┃ ┃ │ │ ┃ ┃ │ │ ┃ ┃━━│＜━ エネルギー Ｗ │ ┃ ┃ │ │ ┃ ┃ │ │ ┃ ┃ │ │ ┃ ┃ │ └────────┘ ∧ ∧ ┃ ┃ 低温部(T_L) S_Ｌ Q_L T_H (T_L) は高温部(低温部)の絶対温度． Q は熱量，S はエントロピーです． H と L は High temperature，Low temperature の意味． 熱は勝手に低温部から高温部へ流れることはありませんから， 外からエネルギーＷを投入して無理矢理熱を流すことになります． エネルギーの収支を見れば (1) Q_H = Q_L + W エントロピーからは，理想的な逆カルノーサイクルの場合 (2) S_H = S_L ですが， (3) S_H = Q_H/T_H， S_L = Q_L/T_L と組み合わせせて，(1)(2)(3)から (4) Q_H : Q_L : W = T_H : T_L : (T_H-T_L) が得られます． 冷蔵庫の話なら，T_L のところが冷蔵庫内部，T_H のところが室内です． この場合は，冷蔵庫から汲み出せる熱量 Q_L が大事ですから Q_L/W を動作係数というのが普通ですが，これは(4)から直ちに求められますね． 単位エネルギーを投入して，どれくらい冷蔵庫内から外へ熱を汲み出せるか， ということです． 冷房も同じですね． 冷房なら T_L のところが室内，T_H のところが室外です． ヒートポンプ暖房なら， T_L のところが室外，T_H のところが室内です． この場合は，室内に放出される熱量が大事ですから， Q_H/W を動作係数というのが普通です． なお，エネルギーも熱量もどちらも推奨単位はジュールです． 熱量に関しては昔の単位のカロリーが使われることもありますが， 数値を使って計算するときには単位を統一することをお忘れなく．
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