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大気熱を大幅に利用できた場合の物理学から見た自然への影響は？
ご存じの通り この大気には華氏３００°ｋ前後の熱エネルギーが常に蓄えられてます もし仮に この内の２００°ｋから２５０°ｋ位を 他のエネルギーに変換するシステムができて 全世界のいたる所で手軽に利用できるようになったとしたら 地球 特に海や大気などに どんな事が起こるでしょうか？ 物理学的的見地をお教えください ちなみに私は これで得られたエネルギーが物質の合成に回されることを想定して 少なくても海流や大気循環の様相が 全く変わってしまうかも？ と感じています
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とりあえず「華氏３００°ｋ」という表現はむちゃくちゃです. それをいうなら「300K」ね. 華氏をあらわすなら「°F」だし, 212°F が水の沸点だから 300°F なんて熱があるわけない. あと, 通常「地球の平均気温は 15℃前後」とするはずです. だから 300K もないはず. ここまではある意味枝葉だからいいんだけど, 「このうち 200K を取り出して手軽に使える」としたら.... たぶん, 「物理学的に」とか言ってる場合ではないと思います. 考えられる最悪のシナリオはこうなります: まず, 地球の気温は太陽からの輻射と釣り合う温度 (か「200K 取り出した後の気温」の, どちらか高い方) に下がります. つまり, 地球の平均気温は -15℃ くらいまでさがります. 問題はここからで, この温度では (1気圧における) 水は固体の氷になります. すると地球の反射率 (アルベド) が大きくなります (アイスアルベド効果). アルベドが大きくなるということは地球が受け取れる正味の熱量が減少することを意味します. つまり, ますます平均気温は下がり, それとともにアルベドはさらに大きくなります. この効果は地球がすべて氷におおわれる (全球凍結) まで続き, このときの平均気温はおそらく -40～-50℃. これは地球における安定状態の 1つなので, 少なくともしばらくはこの状態が続きます. そのあとはいくつかの筋が考えられて, まず大雑把には「ずっとそのまま」と「いずれ気温が上がる」に大別できます. 実際には「いずれ気温が上がる」の方も問題があって, ちょっと氷が溶けだすと今度は「アルベドが小さくなる = 地球が受け取る実質熱量が増大する = ますます氷が溶ける」というループが回り, 温室効果が暴走する可能性があります. この場合, 平均気温は 50℃ くらい. なお, この「全球凍結→温室効果の暴走」というシナリオは「まず間違いなくかつての地球で起きたこと」です. しばしば「地球は水が豊富にあるので気温が安定している」と表現されることがありますが, 本当は「地球には水が多すぎるので気温が上がる方向にも下がる方向にも暴走しやすい」ということを頭に入れておく必要があると思います.
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- rphnn150
- ベストアンサー率40% (21/52)
ANo.1です。 ＞もの凄く申し訳ないです いえいえ。 ＞＞一回切り出すと、1000Jです。 >対象とする容積を規定できないので だいたい25Lです。（1molの空気）。なんとなく、ドライヤー並みの暖房が自然とできる、といった程度ですね。効率抜きで考えれば、 ・ある場所を冷やして、他の場所をあたためる。 ・手軽に電力を獲得する といった利点がありそうです。 ＞どれ位の電気量になるのでしょうか？ この熱量で水などを蒸発にまわす→タービンを回す→発電 という過程が必要だと思うので、大そうな電力にはならない気がします。エネルギー量だけでいえば、そこらへんの木を燃やしたほうが、効率的な気がします。 ＞原子を核と電子に分けて考えると電化した物体が高速で近づくと考えられそうです 物体とは電子のことでしょうか。確かに障害がなければ、電子は光速（高速？）で移動しているでしょう。 ＞当然プローブは何もしなくとも通電性さえあれば相殺されてしましますが起電＞力が生じますよね １、電子が衝突することで生じるエネルギー ２、電子がプローブを通過することで生じる電流 のいずれかのことをいっておられるのでしょうか。 １、光速で移動する電子でも、”一個”の運動エネルギーは、大したことありませんよね。軽いので。 ２、電子が一個移動して生じる電流。。うーん。。静電気に勝てますか？うーん。 ＞ほぼ全てのものは反磁性の性質を発すると聞いています。此を利用しても何＞か出来そうですよね興味が湧いてきませんか? 如何に効率よく利用するか、がポイントになりそうですね。 このお話をまとめるなら、 「大気熱の効率よい利用法とその可能性」 「電子一個から得られるエネルギー ～ミクロからマクロへの将来性～」 といったところでしょうか。今のところ、このミクロを利用できている最も効率の良い発電方法は、”原子力発電”です。 これまでの物理を否定する魔法みたいな発明で、エネルギー不足の現代社会を助けてください。よろしくお願いします。
お礼
お心砕きに感謝します どれくらいのエネルギーかということに関して 少し質問を変えていいでしょうか こんなのを考えてみました 垂直に立てられた 空洞部の断面積１平方メーターの円柱(パイプ)の中程に 円柱に内接する状態で底辺の円が水平になるように 表面積が片面２平方メータの斜面しかない円錐型の 利得が２/３を示す 熱→電気変換素子が備えられてたとします 気圧は１気圧 大気組成は標準的なもの 温度は３００°ｋ 湿度６０％ 反応速度は上手く言えないので合ってるか解りませんが１００％ (大気を構成する粒子の影響全てに反応しうる速度) と、しておきます 電気の取り出しに際する損失や 標準的大気の組成に無いものの影響や 水や大気が凝固・結露を起こすための損失 配線などによる損失その他は 全て利得に折り込み済みだとします 多分７０％前後くらいは液化しそうなので それに伴う気圧の減少分とか 言い出したら 途方もないですものね で、 この変換素子は どれくらいの液化した大気と 何Ｗｈ位を出力しますか？ 余談ですが 排水(？)装置や氷結物除去システムは機能してるとします 本当に余談ですね (*≧ｍ≦*) この素子に接した大気は その組成率に比例して 液化して排出されるのでしょうね また、排出されなかったものは 周囲から熱を奪って 再度素子に熱を伝えるでしょうから 結果連続して永続的に反応か起こるのでしょうね これも推測ですが 気温が９９°ｋで１００°ｋで沸騰する液体と５００°ｋの熱源があり 変換効率５０％を達成したときに得られる電力量と 割りと近づくのかな？ と思います 違うのかな？ 荷電粒子ですが 原子核も電荷してると思いますよ まあどちらにせよ一粒から得られる電力は 仰るように微々たるものでしょうが 雷もまた 粒子運動から直接起電力を得た結果らしいので まあそれなりに相当数集まれば 結構やってくれるのかなと思うのですよ あとこのタイトルいいですね 少し惚れました 許可頂けるなら 少しだけアレンジして使わせて頂きたいくらいに 詩的ですよね センスを感じました
- Doteppara
- ベストアンサー率25% (21/83)
＞「物理学から見た自然への影響は」とお聞きのようですが、御質問の内容が物理学的に正しい内容でないのが残念です。間違いと思い込みが多くあり、とにかくめちゃくちゃです。おそらく物理学的に正しく通訳すると、こういうことを言いたいのだろうとの察しはつきます。しかし、それは言わずものがなです。貴方のレベルでは、物理学的に答えたところで理解できないのではないでしょうか。物理的にあり得ないことを仮定して、それを物理学的に評価する作業はやってもしょうがありません。 大気の内部エネルギーの話なのでしょう。エンタルピー、エントロピー、エクセルギーの関係を確かめてみてください。それからを承知してから、御質問の内容を表現してください。 確かに、仮に大気温が摂氏マイナス２００度以下になれば、大気はほとんどが液体になり、大気循環などおこりえないでしょう。大気圧もほとんど零になります。当然、エクセルギーを得るには、大気と接触する相とも平衡になるはずですから、海水は完全に凍り付き海流は生じません。それにしても、そんな莫大な量のエネルギーの受け皿が地球上にあるのでしょうか。誰がどのようにやるのでしょうか。 反論は、物理学的にお願いします。
お礼
御指南有り難う御座います。 http://kusuri-jouhou.com/physics/energy2.html によると エンタルピーは 「圧力一定の条件で系がもつエネルギーである」 とのことですが 此で解釈は正しいですか? 後、エントロピーは乱雑さを表す指数と認識しています 又、 http://www.iae.or.jp/energyinfo/energydata/data6019.html によると エクセルギーは 「利用可能なエネルギー」 とされてました。 エンタルピーなどは知りませんでしたし 特にエクセルギーについては 確かに解釈が間違ってましたね
補足
エンタルピーは 「定圧下のターゲットのエネルギー総量」と言えば良いだけだと思うのですが如何でしょうか? 変形しうる物の持つエネルギーについて考察・検証する時は 圧力の状態・推移について前提条件に語らないはずがないと思えるのです なのでまあ、 乱暴ですがターゲットのエネルギー量ですね エクセルギーは今回の文面を見て 「他の形体に対する変換対象に挙げることが元々不可能なエネルギーがある」と定義しない限り 同意ではないにしろ変換ロスがあることや 利得といった観念を理解していれば良いだけかと感じました 熱エネルギーが分子の運動エネルギーであることは 私が言うまでもないでしょうね 釈迦に説法をするような物でしょう、それこそ 「他の形体に対する変換対象に挙げることが元々不可能なエネルギーがある」と定義したとします。 熱という常に互いにエネルギーを交換し合い続けている分子運動の その分子郡中の個別の運動エネルギーを区別して Ａ群だとかＢ群だとか定義付けることはナンセンスでしょうし 此は変換対象に当てられないエネルギーで此は変換できる… なんて区別することなど出来ないでしょう しかも 全てのエネルギーは例外なく 必ず仕事をすることが可能な訳ですが ご存じのようにエネルギーが仕事をすれば 元々のエネルギーは失われ 他のエネルギーに変わる（変換される）訳ですから 変換対象に出来ないエネルギーとは 仕事をしないエネルギーという意味になるので 矛盾が生じ 背理法的にそんなエネルギーは存在しないと容易に定義でき 「他の形体に対する変換対象に挙げることが元々不可能なエネルギーがある」とは定義付けできない事が解ります もし仮に ある種エントロピーが高い状態のエネルギーを エントロピーが低いエネルギーに変えるには エネルギーを与える必要があると仮定すると 波浪発電による直流電源生成はエントロピーを下げていると思えるので 背理法的に成り立たないことが証明できると思います なので Doteppara様が示された御指南の エクセルギーへの認識を正す事と 私への教育目的以外の ご真意が解らないのです その辺りを今一度ご説明願えないでしょうか? 反論はその後にしたいと思います
- Tacosan
- ベストアンサー率23% (3656/15482)
あ～, 単純なことを完全に失念してた.... 「大気の熱エネルギーを他の形態のエネルギーに変換する」ためにはエネルギーが必要です. で, 取り出したエネルギーと「取り出すために使ったエネルギー」は最終的に熱エネルギーとして大気に戻ります. つまり, 結局のところ「地球が冷えることはあり得ない」ということだ.... って, それはただの「ヒートポンプ」ではないか? 今のヒートポンプの効率はいくつくらいだったっけ.... 4 とか 5 くらいは出てるんじゃなかったかな. でも, ヒートポンプで 300K を 100K や 50K まで落とすシステムを組んじゃうと, ものすごく効率が悪くなりそう. 動かないかも.
お礼
度重なるご回答有り難う御座います。 無学なせいか 熱を取り出すのに同程度のエネルギーが 絶対必要と言うことについて 考えが及びません。 何故でしょうか? それはエクセルギー 又は 「２極化させた温度差のある熱の相関を設け １方を他方で暖める際に 前者側で熱膨張を起こさせなければならない」 と言うことを前提にしているからではないでしょうか? ご存じの通り 熱運動をミクロに見ると 粒子が散発的に衝突し合う運動ですよね 詰まり運動エネルギーの理論が支配しているとも言えると思います 私は過去からこの方 運動エネルギーを他のエネルギーに変換する際に 同等くらいのエネルギーを掛ける必要があるとは 聞いたことがないのです。 従って私は エクセルギーと言う考え方には懐疑的なのです。 運動エネルギーとして取り出せばエクセルギーなんて関係ないのでは? と、思うのです。 例えば圧電素子に手を加えたようなもののイメージが 例として１つ挙げられると思います 適切かは解らないのですが プローブのイメージとしては十分ですよね ですのでNo.２で頂いた考察がより適切なように感じます 如何でしょうか?
補足
恐らく「お礼」で挙げている「例」では相殺されることを懸念されると思うのですが それはより素子をミクロ化し 起電力を整流すれば解決すると考えているのです 丁度波浪による発電が実現することが 「単位時間内に相対する相殺し合う作用が存在するエネルギーからの発電の可能性」という意味において 広義でニヤリーイコールだと思います ですのでこの方向性については 又別問題とさせて頂きたいのです 宜しくお願い致します。
- rphnn150
- ベストアンサー率40% (21/52)
ＡＮＯ．１です。度々失礼します。 ＞温度低下はこの用途では起こらないかも知れないかと 前述のように、これは変換のスピードに依存すると思います。変換したエネルギーを、大気の温度があがるように”迅速に”仕様すれば、大気の温度低下は防ぐことが出来ると思います。大気の温度があがらないような使い方、もしくは”ゆっくり”使えば、低下しませんか。 >１秒事などの散発的にでなく連続して変換するとしたらどうでしょうか？ 一回切り出すと、1000Jです。100gの水を2度くらい温めることができるのかな。 ＞運動エネルギーを受け身側かほぼ全て受け取ってしまうことは 確かによく考えられる事象だとは思いますし、これに近いことは自然界で起きているはずですが、 ＞電気信号に変換するプローブを ここでかなり損失がしょうじませんか？プローブを使っている時点で電気を使っているわけですし。。プローブの電力以上にエネルギーが変換できるとすれば、とりだせるのではないでしょうか。 弾性衝突のように、我々が100%効率でエネルギーを得ることは不可能だとされていますが、それに近い効率でエネルギー交換ができれば、すごいことですね。 ＞２５０°ｋ °はあくまで大きさを示すだけなので、°Ｋと書いても、そんなに問題ないですよね？Ｋとだけ書くだけが一般的ですが。
お礼
有用な考察を寄せて頂き有り難う御座います。 非常に興味深く拝見しました。 もしこのシステムを誰かが開発に成功したならば 短期的には地球温暖化のストップに貢献し 世界の貧困にあえぐ人々を上手くすれば救済し 全ての機器をほぼ完全にコードレス化でき ライフスタイルの革命を起こし ノーベル賞の平和賞と後２つくらいにノミネートされそうかも? と思いますが。 しかしその実 半世紀後（？）くらいにはマッドサシエンティストの代表格として 連綿と汚名が語られてしまう(語る人がいればまだましか) そんな危険性があると言うことですね。 運用には世界規模の連帯と綿密な管理機構・計画が必要になりそうですよね どうでしょう もし開発を成功させる決定的なソリューションを 貴方が持っていたとして このリスクを知った上で開発のためのアクションを起こしますか? あともう一つ 私結構うる覚えが多いのでご迷惑を掛けていると思うのです 華氏と書いたことは確実にミスです 申し訳ないです。 で、確認したいのですが 絶対０℃からの温度表記では 単位は°k、又はk 氷の融解点温度は凡そ２７３°kと記憶しているのですが 間違いだったでしょうか? ご意見をお待ちしております。 p.s. 私は２７℃と一応大まかに考えていたのですが 大気の平均温度は１５℃とされているのは知りませんでした 日本人感覚が失念させたのでしょうかね 確かに驚きでした 此もミスです 申し訳ないです。 まあでも誤差は１２°kですし ３００°kとすると誤差４％内外ですので 凡そと付けていることもありますし 枝葉の諸々を含めて 大目に見て頂けると助かります(～ ～;)ヾ
補足
もの凄く申し訳ないです お礼の投稿相手を間違えました なによりも先に陳謝致します。 ＞これは変換のスピードに依存すると思います。 確かにそうですね ただTacosan様の仰っていることも気になりますよね ＞一回切り出すと、1000Jです。 対象とする容積を規定できないので どう質問して良いのか解らないのですが 大気が持つ３００°k分（仮の値《計算を簡易化するため》）の内の ２００°k分のエネルギーを（損失分を此処で先に１００°k見積もる） 計算すると何ジュールくらいになり 仮に１００％の還元率で どれ位の電気量になるのでしょうか？ ＞ここでかなり損失がしょうじませんか？ そうなのですか？ Tacosan様へのお礼の項においても １つの例を挙げていますが 原子を核と電子に分けて考えると 電化した物体が高速で近づくと考えられそうです 当然プローブは何もしなくとも通電性さえあれば 相殺されてしましますが 起電力が生じますよね しかしこの相殺を無策に放置せず その相対する双方を上手く整流して その全容を取り出せたならどうでしょうか? この技術のキーとなるところは 実は此の整流技術にあると思うのですが… もう１つ 同様な整流に関する問題を孕みますが 別の例を… 例外もありますが ほぼ全てのものは反磁性の性質を発すると 聞いています 此を利用しても何か出来そうですよね 興味が湧いてきませんか? ＞°Ｋと書いても、そんなに問題ないですよね？ フォロー有り難う御座います 助かりました。
- rphnn150
- ベストアンサー率40% (21/52)
＞この内の２００°ｋから２５０°ｋ位を他のエネルギーに変換するシステムがで＞きて そうすると、残った50Kで地球を温めることになるので、すごく寒くなると思います。太陽がいるので、そこからの熱放射とのバランスをうまくとればいいんですかね？？ ＞これで得られたエネルギーが物質の合成に回されることを想定して 物質とは作物とかのことですか？気温を利用して直接作物ができれば、豊かなな世になりそうですね。 ＞少なくても海流や大気循環の様相が 変換のスピード、その利用のスピードにもよると思いますが、きっと気温が下がるでしょうから、様相はかわると、私は思います。 一秒間隔でそこらへんの空気をちょこっととってきて、完璧にエネルギー変換できるとして、ざっと計算すると 1000Ｗ くらいのエネルギー量になりました。完璧には変換できないでしょうが、まあドライヤーくらいのエネルギーになりますね。
お礼
早速の御回答有難う御座います 合成は化成合成や精錬です ただ動力や単なる冷却媒体として使うことも予想されるので その際はエネルギーが大気に還元されると思え 温度低下はこの用途では起こらないかも知れないかと？ １秒事などの散発的にでなく 連続して変換するとしたら どうでしょうか？ 一つ想像してみてください 粒子の衝突を検知して その衝突エネルギーを 平均して８０％吸収し 電気信号に変換するプローブを しかも感度が高く 粒子１つ１つの衝突を 敏感に個別に識別し 関知変換できるとしたら どうなるでしょうか？ 衝突の際に突進してくる物体の 運動エネルギーを 受け身側かほぼ全て 受け取ってしまうことは よくあることですよね
お礼
有用な考察を寄せて頂き有り難う御座います。 非常に興味深く拝見しました。 もしこのシステムを誰かが開発に成功したならば 短期的には地球温暖化のストップに貢献し 世界の貧困にあえぐ人々を上手くすれば救済し 全ての機器をほぼ完全にコードレス化でき ライフスタイルの革命を起こし ノーベル賞の平和賞と後２つくらいにノミネートされそうかも? と思いますが。 しかしその実 半世紀後（？）くらいにはマッドサシエンティストの代表格として 連綿と汚名が語られてしまう(語る人がいればまだましか) そんな危険性があると言うことですね。 運用には世界規模の連帯と綿密な管理機構・計画が必要になりそうですよね どうでしょう もし開発を成功させる決定的なソリューションを 貴方が持っていたとして このリスクを知った上で開発のためのアクションを起こしますか? あともう一つ 私結構うる覚えが多いのでご迷惑を掛けていると思うのです 華氏と書いたことは確実にミスです 申し訳ないです。 で、確認したいのですが 絶対０℃からの温度表記では 単位は°k、又はk 氷の融解点温度は凡そ２７３°kと記憶しているのですが 間違いだったでしょうか? ご意見をお待ちしております。 p.s. 私は２７℃と一応大まかに考えていたのですが 大気の平均温度は１５℃とされているのは知りませんでした 日本人感覚が失念させたのでしょうかね 確かに驚きでした 此もミスです 申し訳ないです。 まあでも誤差は１２°kですし ３００°kとすると誤差４％内外ですので 凡そと付けていることもありますし 枝葉の諸々を含めて 大目に見て頂けると助かります(～ ～;)ヾ