潜熱伝達とは何ですか?

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著者: Randy Alexander
作成日: 4 4月 2021
更新日: 14 5月 2024
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【高校物理】 熱力学03 潜熱(融解熱・気化熱) (23分)
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材料の固体、液体、気相間の遷移には、大量のエネルギーが関与します。遷移に必要なエネルギーは、潜熱伝達として知られています。最近、代替エネルギーの研究者は、この潜熱伝達を使用して、必要になるまでエネルギーを保存する方法を検討しています。たとえば、あるエネルギー省(DOE)の研究では、集光型太陽光発電が熱エネルギーの貯蔵に溶融塩を利用できるかどうかを検討しています。

顕熱伝達

温度の異なる2つの物質が互いに接触すると、温度の高い物質が「顕熱伝達」と呼ばれるプロセスで温度の低い物質に熱を伝達します。たとえば、太陽が沈むと、空気は地面よりも冷たくなり、冷たくなります。地面はその熱の一部を空気に伝え、地面を冷やし、空気を暖かくします。

潜熱伝達

物質の1つが状態または相(固体から液体、液体から気体など)を変更する準備ができた時点で、他の物質の対応する温度シフトなしに、1つの物質から熱が伝達されます。温度を変えずに熱を放出または吸収するこのプロセスは、「潜熱伝達」として知られています。

タイプ

液体を気体に変えるために液体に加える必要のある熱量(すなわち、水を蒸気に変える)は「潜熱の潜熱」と呼ばれ、液体に変えるために固体に加える必要のある熱量は液体(氷から水)は「潜熱の融解」です。物質1グラムの位相を変更するために追加する必要があるエネルギーの量は、同じ物質1グラムの温度を摂氏1度上げるために必要なエネルギーよりもはるかに大きくなります。グラムを1度上げるのに必要なエネルギーは、物質の「比熱」と呼ばれます。水の比熱は1カロリー/グラム°Cで、融解熱は79.7カロリー/グラムです。

考慮事項

潜熱伝達中にエネルギーは失われません。たとえば、氷の融解により潜熱が吸収されます。水が凍結すると、潜熱が放出されます。同様に、水が蒸発するとエネルギーを吸収しますが、水が凝縮するとエネルギーが放出されます。

利点

多くの代替エネルギー源は、一定のエネルギー生産を提供できないため制限されています。太陽光発電機は太陽が輝いているときにのみ発電し、風力タービンは明らかに風が吹いているときにのみ機能します。これにより、必要なときまでエネルギーを保存するための低コストで効果的な方法の研究が増えました(たとえば、晴れた日に生成された過剰な太陽光を夜間に使用するために保存する)。
潜熱蓄熱システム(LHTES)は、物質が溶けて固化するにつれて大量のエネルギーを貯蔵および放出する可能性があります。車から工場までのすべてが潜熱伝達を効果的に利用できる適切な特性を持つ材料を決定するには、追加の研究が必要です。