100ccで100°の水を200ccで50°の水に

質問

100ccで100°の水を200ccで50°の水にするには100ccで0°の水を入れるだけで良いですが、200ccで50°の水を100ccで100°の水を作るにはどうすればいいんでしょうか、エネルギーを使わずにやる方法はありますか？　全部持ってる熱エネルギー同じですよね。

回答No.1

iapetus · ベストアンサー

エネルギーを使わずに、100cc100℃の水を作る方法はありません。

熱量は同じでも、いったん下がってしまった温度は、何もエネルギーを使わずに再上昇させることはできないのです。
これは、熱力学第二法則に則った物理現象です。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%86%B1%E5%8A%9B%E5%AD%A6%E7%AC%AC%E4%BA%8C%E6%B3%95%E5%89%87

「100ccで100°の水を200ccで50°の水にするには100ccで0°の水を入れるだけで良い」のは、元の100℃の水が、後で入れられた0℃の水に熱を渡したことによるもので、高温の水から低温の水へ、自然に熱が移動したためです。

また、電気エネルギーは、水を加熱して沸騰させることはできますが、温水の内部の熱エネルギーを使って、他の水を沸騰させることはできません。
低温から高温側へは熱移動は起こらないからです。
このことを、電気エネルギーはエネルギーとしての質が高い、といい、温水のエネルギーは、エネルギーの質が低い、といいます。

1cc単位当たりで考えれば、それ自身はエネルギーを受けて50℃から100℃に加熱されなりませんが、水自身の持つ熱エネルギーは質が悪く、高温から低温へのエネルギーの移動は起こっても、低温から高温へ熱を渡すことは、エネルギーを使うこと無しには不可能なのです。
（近年のエアコンや発電設備にある熱交換器という装置は、電気エネルギーを使って稼働させている点に注意。）

この、次第に質の悪いエネルギーへと変換され、最終的に拡散して実質的に失われていくことを、エントロピーの増大、ともいいます。

お礼

回答ありがとうございます。
法則にはなってるけど証明はされてないんですね。

回答No.4

aiboke

「50°の水200ccで100°の水100ccを作る」のを，20°の環境で行うとします．
　50°の水が20°の環境と同じ温度になるまで，50°の水から熱エネルギーを取り出し，20°の環境に熱エネルギーを排出しながら熱機関を動かせば，エネルギーを取り出すことは“原理的に”可能です（このエネルギーをエクセルギーと言います．）
　このエネルギーを用いてヒートポンプを駆動すれば，20°あるいは50°の水を加熱することで100°の水を作ることが，可能です．ただし，最も効率の高い熱機関（カルノー熱機関）と最も効率の高いヒートポンプ（カルノーヒートポンプ）を組み合わせても，「50°の水200ccで100°の水100ccを作る」のは，“原理的に”できません．
　もう少し50°の水が沢山あれば，“原理的に”可能です．概算ですが， 50°の水が644ccあれば，“原理的に”可能です．
　ただし，50°の以下の高温熱源（この場合，水です）と20°の環境温度の中で，エネルギーを取り出す熱機関を製作することは，“技術的に”とても難しく，現実には相当量の50°の水があっても出来ないと思います．
　詳しいことをお知りになりたければ，「熱力学　-事例で分かる考え方と使い方-」実教出版の第4章演習問題６に，似た問題があります．ご参考までに．

参考URL：

http://www.jikkyo.co.jp/contents/112386.html

回答No.3

ultraCS

マクスウェルの悪魔にご降臨いただくしかありません。尤も、ご降臨いただいても出来ないことは判明してしまったのですが

回答No.2

Tann3

世の中には、「可逆」のことと「不可逆」のこととがあります。

　生きている人が死ぬことはありますが、いったん死んだ人が生き返ることはありません。（オカルトとか魔術というのは無しです）
　時間も、昔から現在、未来へと進みますが、それを逆にすることはできません。

　そういうものです。

お礼

回答ありがとうございます。