温度差を増幅させるような仕組みはないでしょうか? 10度の温度差を温度差レンズ的な仕組みを使って50度に拡大するような仕組みはないでしょうか? 温度勾配を増幅することができれば、発電等に使える可能性が広がります。

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  • 登録:2012/01/02 11:08:17
  • 終了:2012/01/09 11:10:03

回答(4件)

id:kodairabase No.1

kodairabase回答回数661ベストアンサー獲得回数802012/01/02 12:31:51

温度差を拡大させたいなら、エアコンのコンプレッサーがあります。
なお、熱力学の第二法則より、何らかのエネルギーを投入しなければ温度差を拡大することはできません。

熱力学第二法則
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

id:gm91 No.2

GM91回答回数995ベストアンサー獲得回数882012/01/02 15:16:40

温度差を拡大させる方法
・ビニルハウスなどの温室で日光を集める。
・断熱性の部屋で発熱源(ストーブ等)を置く

というような方法になります。
いずれも、熱源(エネルギー源)が必要になります。

ご質問者さんのいう「温度差レンズ的な仕組み」というのがどういうイメージなのかにもよりますが、温度というのは言い換えれば熱エネルギーの大きさのことなので、それを発生させるためにエネルギーが必要なのは当たり前のことなのです。
できる/できないという以前の話。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B8%A9%E5%BA%A6

もし仮にエネルギーの供給なしに温度差が拡大できれば、0から熱エネルギーを取り出すことと同じことですので、ノーベル賞どころの騒ぎではすみません。

補足:
何かいろんな話がごっちゃになっている気がします。
一般に「増幅」というというのは、元の状態を別のエネルギ源を使って大きくすることであって、エネルギーそのものを発生させるわけではありません。
一方、体積や物質の変換というのはまた別の話で、これもエネルギーを消費して物の性質を変える、ということです。
熱電対の話も然りで温度差を起電力に変換しているだけで、エネルギー自体が100%以上に増えているわけではありません。

id:j4mika No.3

j4mika回答回数160ベストアンサー獲得回数222012/01/02 17:07:03

熱力学など毀損の法則の通用するところでは無理だと思います。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B8%E4%B9%85%E6%A9%9F%E9%96%A2
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9E%E3%82%AF%E3%82%B9%E3%82%A6%E3%82%A7%E3%83%AB%E3%81%AE%E6%82%AA%E9%AD%94
それでも、どうしてもとなると、それの通用しないところで探す必要があると思います。
例えば、ウラン、そのまま放置していれば、大気を温めるだけで熱が逃げてしまいますが、
それを囲って温度差を作ってあげれば、発電できるレベルの温度差が生まれます。
また、今クリーンで無限の可能性があるところとしては、核融合などでしょうかね。これも、元素を加熱するだけで加えた以上のエネルギーを出します。
これらが、常温などで出来ればエネルギー問題は解決しそうですけどね。

もっと身近な温度で考える場合、差を広げるよりも、無駄を探した方が良くないでしょうかね?
日陰と日向
上と下
昼と夜
赤道と極
温度差がありながらまだ活用されていない所っていくらでもありますよね。

また、温度に限らず差さえあればいいわけですから、雷や河川など膨大な電気の無駄遣いですので実用化できない物でしょうかね?

id:NAPORIN No.4

なぽりん回答回数4682ベストアンサー獲得回数8572012/01/03 08:56:16

中央大と東大、「マックスウェルの悪魔」を実験により実現 | エンタープライズ | マイナビニュース
質問の前半はイエス。温度差の増幅自体はエアコンが毎日どこかで行っている仕事です。
 
質問の後半はノー。
その技術の応用は、エネルギーではなく情報の分野と判断されます。
情報(温度情報も含む)の精密な取扱いはまわりくどいやりかたですが人類を省エネには導きます。

  • id:isogaya
    補足です。ないという回答は不要です。よろしくお願いします。
  • id:GoldenDawn
    マクスウェルの悪魔でも召喚しないと無理なような……
  • id:isogaya
    もともとの温度勾配のエネルギーのロスがあっても体積を変えたり、物質を変えたりすることは可能な気がします。
  • id:isogaya
    体積で考えると、変換効率は悪いですが、熱電対で、起電して、狭い範囲により高い温度勾配を作り出すことは可能ですね。
  • id:miharaseihyou
     ヒートポンプを自然の温度差を利用して・・という路線なんですが、ハッキリ言って無理です。
    どのような形式でもヒートポンプの運転には別にエネルギーが必要なので、二次系のループを運転することになり総合で赤字になります。
    エネルギーってやつは集中するほど効率が良い。
    二次系だと効率は一桁以上落ちます。
    二次系を構築するにもエネルギーが必要なので、そこまでやって合うんかいな?ってのが多い。
  • id:takejin
    エントロピーを減少させるんだから、「自然に反する」わけですが・・・
  • id:isogaya
    否定的な回答をどうしてもしたいのはなぜなのかとふと思いました。
    無理だという回答は不要だといっているのに、むきになって否定的な意見をいう心理はなんなんでしょう。
  • id:godabin
    物理的に無理だから「どうしても」そうなると思います。
     
    10℃の温度差で50℃の温度差を作ることは出来ても
    取り出せるエネルギー量は10℃の温度差をそのまま使う方が大きいので
    設問の「発電等に使える」というキーワードから考えて温度差を大きくするのは無意味ですから。
  • id:gm91
    皆さん、質問者さんに意地悪しているわけではなくて、不可能なことを不可能と回答した上で質問者さんが誤解されておられる点を解説しようとしているのだと思います。
    「否定的な回答をどうしてもしたい」ということでは無いと思いますよ。
  • id:isogaya
    温度差が少ない状態でエネルギーがほとんどが無駄になっている状態の場合、効率が悪くても、温度差を大きくすることができれば、役立つ場面もあるかと思われます。100分の1の効率でもよい場合もありそうな気がします。

    今回のやりとりでからの知見では、無理、不可能、無意味という言葉に気をつけるのがいいと思えるようになったところです。意地悪な回答というやりとりも、示唆に富んでいると思えました。急いで結論だすつもりではないのでゆっくりと考えます。

  • id:j4mika
    回答でも書きましたが、現在の物理法則の適用範囲外(といっても地球上で出来る事)から見つけるのが手っ取り早くはないでしょうか?
    今の熱力学やエンタルピー増大則については、ニュートン力学の様な物だと思っています。普通の状態でニュートン物理学は覆えらないと思いますが、普通ではない状態を取り入れることでニュートン力学が通用しなくなることもあります。
    例えば、空間が広がるだけで、指数関数的にエネルギーの増える、暗黒物質など。
    量子的な効果も量子消しゴムなど日常でもみることが出来ますし、熱についても何らかの方法で日常世界に引っ張り出せない物でしょうかね?
  • id:gm91
    補足します。

    「温度差が少ない状態でエネルギーがほとんどが無駄になっている状態の場合」
    ここが意味不明であるが故に、何か誤解をされているのではないか?と考えてしまいます。
    温度差が少ない と エネルギーの無駄が多い が結びつかないので、もうちょっと具体的な例を挙げてもらえないでしょうか。(質問者さんのイメージが知りたいだけなので想像でも構いません)

    「効率が悪くても、温度差を大きくすることができれば、役立つ場面もある」
    これはその通りで、その一例がヒートポンプやジュール熱ヒーターですよね。
    ただ、一連のご発言からはそれではご納得されていないようなので、また違ったイメージの話をされておられるのかと思います。
  • id:takejin
    準静的過程で効率最大だから、本当は温度差が少ないほうが効率が高いはず。
  • id:miharaseihyou
    似たような路線で、地中熱利用システムや深海との温度差を利用した発電が実用化されています。
    やれることは何とかやっているのが実情ですが、なんせ絶対量が足りない。
  • id:isogaya
    「温度差が少ない状態でエネルギーがほとんどが無駄になっている状態の場合」

    「温度差が少ない状態でエネルギーを使用可能な状態でとりだせることはとりだせるが、がほとんどが無駄になっている場合」
    とするといいかな。

    2度目ですが、
    誤解を招く書き方かもしれませんが、無理だという回答はしないで欲しいと書いているのにもかかわらず、回答したり、コメントを続けたりする心理状態は気になります。
    多くの人は無視するはずなので、わざわざ無理、不可能と書きこむのはどうしてなのでしょうか?
    返事を期待しているわけではないので、無理して何か書きこまなくてもいいです。

    低温度差の活用はスターリングエンジンが歴史的には有力なので、MEMS技術で何か使うところがないかチェック中です。


  • id:gm91
    大体仰りたいことは理解できました。要は、温度差が小さい状態からエネルギーを取り出す技術の実用化についての質問ということだったのですね。「温度差の増幅ができると役に立つ」という表現について誤解していたようです。失礼しました。
  • id:takejin
    温度差は、定常的に与えられている(低温度差を保ったままの熱源がある)ということでよいのでしょうか。
  • id:isogaya
    温度差の増幅もできると面白いと思っています。一度別の形態にエネルギーを変換する必要がなく、純粋に温度差が大きくなると面白いと思っています。光合成で、電子を遠くに飛ばす仕組みのようなのがあると面白いのではないでしょうか?

    温度差は定常的が扱いやすいですね。定常的なので、もろ開放系になりますが、
  • id:takejin
    温度差を大きくするために散逸するエネルギーが「必ず」あると思うので、できれば、低温度差から効率的にエネルギーを取り出す方向の方が理にかなってる気もします。ちょうど、何らかの物質の相転移温度を挟むように温度差を設定できれば、結構取り出せるエネルギーが実体化しやすそうですが。(ヒートポンプを特定温度付近で効率を上げる感じ)
  • id:isogaya
    もともと使えないエネルギーを使いやすくするというのが面白いところです。効率をある程度無視していい領域もあるものです。
    低温度差から効率よく取り出すの意味の解釈ですね。ある目的に使えることが効率よくなら、10%でもオッケーな場合がありえます。
  • id:isogaya
    温度差を増幅させて、相変化して蓄熱するのもありっぽいですね。
    http://www.sumikapla.co.jp/yukadanbo/yukadan/jigyo/gaiyo/jigyo_gaiyo03.html
  • id:gm91
    上記URLは単純に蓄熱材の話であって、「温度差を増幅させて相変化して蓄熱」というのはちょっと違うような気がします。
    温度差を増幅させているというより、蓄熱材を使い温度変化を緩やかにする→気温が下がっても蓄えていた熱を利用して暖房省エネできる。ということだと思うのですが…。

    それとも単に「温度を変化させる」という意味で「温度差を増幅」と表現されておられるのでしょうか?

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