冷却

思いっきりアバウトな質問ですね。
どんな物を、どの程度まで冷却するのかわからないし、どの程度の基礎知識をお持ちかわからず、少々苦笑いですが、次のような回答ではいかがでしょう。

冷却は、概ね次の５つの方法に分類されます。
（ちなみに「熱い」とは、分子が激しく振動し、「冷たい」とは、分子の振動が少ない状態であると理解しておいてもらいましょう。）

(1)　熱伝導を使用する。
要するに冷たいものに触れさせれば冷えるという当たり前のもの。井戸水でスイカを冷やす、風を当てて空冷エンジンを冷やす、熱いものに触れてしまった指を耳たぶで冷やすなど。冷やすものに比べて相手が十分低温で熱容量が大きい必要があります。

(2)　融解熱を利用する
　固体が液体に溶けるとき、温度が変わらない（上がらない）まま熱を奪ってくれる特性があります。これを融解熱と言います。室温のジュースに－５℃の氷を入れると、氷はジュースを冷やしながらもあっと言う間に０℃まで上がりますが、そこからはジュースは冷えつつも氷部分はなかなか温度が上がりません。氷が溶けつつジュースを冷やします。

(3)　気化熱を利用する
　液体が蒸発して気体になるときも温度が変わらないまま熱を奪ってくれます。同じ重さの冷却材なら、融解熱よりたくさん奪ってくれます。汗をかくのもそうですし、冷蔵庫や一般のクーラーは液体フロン等を金属管の中で蒸発させて冷やします。（蒸発したガスをまた集めて圧縮機等でまた液体に戻して再利用しています。）液体酸素や液体窒素が「冷たい」と言われているのも少しずつ蒸発させるため。これらも圧力を封じ込めて蒸発できないようにすると低温は維持できません。

(4)　放射冷却
　暖かいものは赤外線を出して少しずつ冷えています。地球上では冷えようとする物に空気が当たることで空気と同じ温度にあたたまってしまいますが、真空の宇宙空間で、太陽光も当たらないようにすると、どんどん冷えていきます。冬の晴れた晩の早朝がとても寒いのは、地熱が赤外線として宇宙に飛び出しているからと言えます。

(5)　ペルチェ効果を利用する
　原理はとても難しいのですが、ある半導体に電気をかけると、熱を移動させることができます。ペルチェ素子という部品は、見かけは風呂場に使用する数センチ四方のタイルそっくりで、２本の電線が出ています。ここに電池をつなぐと、片面は触れないほど熱くなり、その裏側には霜が付きます。

さてさて、お役に立ちましたでしょうか。

投稿日時 - 2002-10-07 20:17:05