>なぜ冷房は難しいのか?内田麻理香「科学しちゃうぞ!」なぜ冷房は難しいのか?2012/06/19内田麻理香(サイエンスライター/サイエンスコミュニケーター)Tweet夏の足音が近づいてきて、冷房が必要な季節になりました。いえ、節電にも気を配らなくてはならず、思う存分に冷房を使うというわけにもいきませんよね。今回は、冷房の仕組みについて熱力学から科学してみましょう。自然界には化学反応がありますが、その多くは石油などを燃やすと大量の熱が発生するというように「高熱源」を作る発熱反応です。その反対である「低熱源」を作るのは科学的にとても難しいことなのです。いう声が聞こえてきそうですが、ドライアイスは地球上のどこからか掘り出せるものではなく、作らなくてはなりません。作るためには、まず「冷やすもの」が必要になります。この「冷やすことは難しい」は「クラウジウスの原理」で説明できます。クラウジウスの原理とは「外部に何の変化も残すことなく、熱を低温の物体から高温の物体に移すことはできない」というものです。「外部に何の変化も残すことなく」とはわかりにくいですが、「ひとりでに」「勝手に」と置き換えればいいでしょう。この原理を身近な現象で考えてみましょう。氷水を室温で放置しておいたら、氷はだんだん小さくなり、周囲の水に溶けてしまいます。これは熱が「温度の高い水」から「温度の低い氷」に移動していったということです。逆の現象、氷水を室温に放置しておいてどんどん氷が増えることはありえません。熱が「温度の低い氷」から「温度が高い水」に移動することはできないからです。これが「クラウジウスの原理」です。「低温の物体」の身近な例で、冷蔵庫を考えてみましょう。冷蔵庫の庫内は、室温よりも低い温度が保たれています。これは、低温の物体から高温の物体に熱を移動し続けた結果、冷蔵庫の中の冷たさが保たれているのです。外部からなんらかの働きかけをしないと冷蔵庫の庫内の温度は下がらず、低温を保つことができないのです。冷蔵庫の熱(Q)を外部に移動させる仕事(W)が必要で、その仕事(W)が「電気エネルギー」ということになります。ここで移動した熱(Q)の行方が気になるところですが、消えてなくなるわけではありません。冷蔵庫の庫内から熱(Q)が移動して冷えた分、どこかが熱くなります。答えは冷蔵庫の背面です。冷蔵庫の周囲は温かくなっているというわけです。冷蔵庫内の熱(Q)を外部に移動させるための電気エネルギー(W)のすべてが冷蔵庫内を冷やすために使われればいいのですが、これは原理的に無理な話です。使われなかった分が熱として周囲に放出されるのは避けられず、これがさらに冷蔵庫の周囲を熱くする原因になっています。ちなみにパソコンが熱くなるのもまったく同じ原理で、パソコン外部に熱を追い出すことができても、やはり熱は消えてなくなりません。パソコンを使うと部屋の温度が高くなってしまうのです。一つ、「低温の物体」の例としてエアコンを考えてみましょう。エアコンを使うと部屋の温度は下がります。どこに熱を放出しているのでしょうか。エアコンの排熱装置を部屋の外に置くことで、熱は室外に排出され、部屋の中は涼しく保たれるというわけです。熱は消えるわけではなく、単に外に移動しただけです。室外の温度が高くなり、これが都市部の温度が郊外よりも高くなる「ヒートアイランド現象」の原因のひとつとなっているのです。このように冷やすことの難しさを知ると、冷蔵庫やエアコンのありがたさを再確認できますよね。電力を大事に使わなければならない昨今、「冷やす機械」と上手につきあっていきたいものですね。しちゃうぞ!」2012/02/21人気記事ランキング『童貞。プロデュース』問題に見るドキュメンタリーの危うさ雨宮処凛「生きづらい女子たちへ」2020/01/15痴漢は日本社会でどう捉えられてきたのか。〈痴漢=性暴力〉と認識されないのはなぜか。友達に教える当サイトについて集英社ホームページ(C)イミダス。