氷を作るために与えるエネルギー？

質問

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。

回答No.3

foomufoomu · 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。

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。

回答No.2

foomufoomu

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?

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何度も済みませんがよろしくお願いします。

回答No.1

foomufoomu

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