氷を作るために与えるエネルギーとその効果について知りたい
- 氷を作るためには80cal/1ccのエネルギーが必要であり、逆に水を凍らせるためには同じく80calの熱を奪う必要がある。
- 電気エネルギーを用いて氷を溶かす場合、1ccの氷を溶かすためには0.093Whの電力量が必要である。
- 加えた電気エネルギーは溶けた水が保有しており、水を凍らせる際には同じく80calの熱を奪うための電気エネルギーが必要である。
- ベストアンサー
氷を作るために与えるエネルギー?
0度の氷を溶かすには80cal/1ccのエネルギーが必要といわれています。 1ccの氷を電気エネルギーを加えて溶かす場合の電力量は、加熱損失を無視すれば、 80cal→336J→0.093Wh(単なる単位換算) と計算できます。 加えた電気エネルギーは溶けた水が保有していることになります。 逆に水を凍らせる場合、同様に 0度1ccの水→氷0度、 80calの熱を奪えば良いとされていますが、 これを「電気で80calの熱を奪う場合の電気エネルギー」としてはどのように考えれば良いのでしょうか。 エネルギーを奪うために加えたエネルギーと奪ったエネルギーの行方も教えてください。 背景 製氷の電力量がこの「80cal」に関連付けられれば、「氷の保冷」時間とその電力量にも(氷の比熱で)適用できるだろう、ということからです。とりあえずは原理的な知識として、設備等の効率は無視。 そんな単純なものではないのでしょうか。
- angkor_h
- お礼率33% (93/276)
- 物理学
- 回答数3
- ありがとう数2
- みんなの回答 (3)
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
Q1,Q2とも、その通りでよいと思います。 ただ、氷蓄熱冷房では、氷は0℃の水混じりのザラメ雪状態にすることが多いようです。そのほうがパイプで輸送するのに便利ですから。
その他の回答 (2)
- foomufoomu
- ベストアンサー率36% (1018/2761)
すみません、前の回答のリンクを間違えていました。 http://www.meltec.co.jp/museum/ice/ なお、効率だけを考えれば、氷蓄熱冷房より普通にエアコン(COP=4~6)を使ったほうがよいです。 氷蓄熱暖房は、深夜電力を使うのと、夜は外気が冷たいので移動する熱量が少なくて済むという点が優れています。
お礼
早速のご回答ありがとうございます。 確認させてください。 Q1) > 驚くべきことに今の冷蔵庫はCOP≒2になっています。 例えば、下記の考え方でよいでしょうか。 1ccの水0度→氷0度 エネルギー約0.1Whを奪うための電力は約0.05Wh(元質問計算値(逆現象)の半分) 氷0度1kg→-10度まで冷やす電力は、2.9Wh …氷の比熱0.5cal/g×1kg×10deg=5,000cal→5.8Wh これの半分 Q2) > 驚くべきことに今の冷蔵庫はCOP≒2になっています。 > 氷蓄熱冷房より普通にエアコン(COP=4~6)を使ったほうがよいです。 この両者COPの違いは、外囲温度差(利用できる熱交換媒体差も含む)による効率が影響しているとの見方でよいのでしょうか? #### 何度も済みませんがよろしくお願いします。
- foomufoomu
- ベストアンサー率36% (1018/2761)
電気で「熱を与える」のは簡単ですが、「熱を奪う」ことはできません。かわりに「熱を移動する」ことで問題を解決しています。ヒートポンプという装置を使います。冷蔵庫、エアコンもヒートポンプです。 ヒートポンプは必ず熱を捨てる部分があって、エアコンの屋外器、冷蔵庫背面の放熱板(今は直接見えないものが多いですが)から熱が出ていきます。 ヒートポンプの効率=1kWhの電力を使って移動できる熱量?kWhは、COPという数字でカタログに記載されていますが、驚くべきことに今の冷蔵庫はCOP≒2になっています。電気の仕事量の2倍の熱を移動できるのです。 ヒートポンプで氷を作って冷房に利用する装置はすでに「氷蓄熱冷房」と呼ばれて一般化しています。 http://www.meltec.co.jp/products/refri_aircon/renewal/lineup.html
関連するQ&A
- 氷が水になる際の熱エネルギーとは?やさしく教えて
こんにちは。 全くの素人です。 赤子に教えるような優しさでお教え頂けると有り難いです。 二時転用を禁止されているので余り詳しく書けないのが残念ですが、 「85℃の湯180ccに氷(0℃)を180g入れても42.5℃にしかならないんじゃ無いの?」 と言う無知な私に対し、 「氷が水になる際には熱エネルギーが必要となります。85℃の湯180ccと180gの氷を混ぜると理論値では5.2℃まで下がります」 との回答。 理論値では、 「180gの氷が180gの水を何℃下げられるかは、79.8℃となります」 とのこと。よって85℃-79.8℃=5.2℃とのことです。 これは、 「85℃の湯と40℃の湯を100ccずつ混ぜて何℃になる?」なんて、理科の時間に習った程度の私には全く理解できません(^_^;) 恐らくは、「氷」であることに、その「熱エネルギー」が関わってきているのだと推測していますが・・。 実測としては湯と氷を混ぜたりする行為で放熱し、8~9℃くらいになるとのことですが、 ≪氷が水になる際には熱エネルギーが必要となります≫ これをどなたか分かりやすく解説して頂ける方がいましたら、 ご面倒ですがお教えください。 よろしくお願いします。
- 締切済み
- 化学
- エネルギー(熱エネルギー、電気エネルギー)の問題
明日物理の試験なのですが、本当に苦手なので中々答えが出ません。 得意な方、出来れば簡単な解説とともに計算式・答えを教えていただきたいです。 ** (必須)某社の電気ポットは消費電力が700ワット(1ワットとは、1秒間で1ジュールの電気エネルギーを消費すること)で、2Lの湯を沸かすことができる。 (1)15℃の水2Lを100℃に熱するために必要な熱エネルギーは何calか。 ただし1Lは1000cm3であり、水1cm3の質量は1gとする。 (2)これをジュール単位に換算せよ。 ただし、1cal=4.2ジュールとする。 (3)消費した電気エネルギーが全て熱エネルギーに変換されるとすると、この電気ポットで15℃の水2L沸騰させる(100℃に熱する)のに何分間かかるか。 ++ どうかお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 電力とジュール熱についてお願いいたします。
ニクロム線に電流を流すと、熱が発生する性質を使ったものです。 ニクロム線を200mlの水が入った容器の中にいれ、 3A 2.8Vの電流を5分間流し1分ごとに温度を測るという実験です。 最初の水温 22.0℃ 1分後 22.6℃ 2分後 23.2℃ 3分後 23.7℃ 4分後 24.5℃ 5分後 24.7℃ という結果になりました。 この結果について、 1.時間と水温の上昇の関係のグラフはほぼ比例になりますよね? 2.水に入った熱エネルギーの求め方とは? 比熱は、1cal/gK 3.1calのエネルギーは4.19Jに相当するので、Q(熱)は何Jか? 4.横軸に電力縦軸にQ(J)をとってグラフにするとどうなるのでしょうか? 5.4のグラフに縦軸に電力(W)×300sの値を書き込む。 6.熱エネルギーと電気エネルギーについて考さつです 電力:p=VI W=V・A =J/S 電力量:W=Pt(J) よろしくお願いいたします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 解けないんです!!(>_<)
下のような物理の問題があるのですが、どうしても解けません・・・。 どなたか解き方を教えてください。m(__)m ------------------------------------------------- 質量10kgの弾丸が、700m/sの速さで、0℃の氷の中に打ち込まれて静止した。次の問いに答えよ。 ※ただし、氷は1gの水になるのに80(cal/g), 弾丸の比熱を0.031(cal/g・℃)とする。 (1)弾丸の失った運動エネルギーを求む。 (2)弾丸の衝突によって減少したエネルギーはすべて水に与えられたとすれば、何calが凍りに与えられたか。 (3)溶けた氷の質量は何gか。
- 締切済み
- 物理学
- 気化熱と内部エネルギーの問題が分かりません
気化熱と内部エネルギーの問題が分かりません 「1気圧もとで,373.15[K]の水18*10^(-3)[kg]が373.15[K]の水蒸気になるとき,その体積が膨張して外部に3.0*10^3[J]の仕事をする.このとき気化熱は540[cal/g]とする.気化熱のうち仕事に使われる量,水の内部エネルギーの増加に使われる量はそれぞれ何calか.ただし熱の仕事当量を4.2[J/cal]とする.」という問題が分かりません A:まず水は気化熱18*540[cal]を受け取る. B:水が水蒸気になるときに3.0*10^3/4.2[cal]の熱量を消費する.(仕事に使った) よって内部エネルギーの増加に使う量はA-Bだと思ったのですが・・・・ 答えにはそれぞれ40[cal],500[cal]とあります. どうすれば答えにたどり着けるのですか?
- ベストアンサー
- 物理学
お礼
適切なご回答をありがとうございました。 この問題を扱うのが久しぶりだったので、熱交換器とかCOPという評価尺度の存在をすっかり忘れていました。