熱力学物理理科

3分で簡単逆カルノーサイクル!省エネ技術であるヒートポンプとの関係性は?現役理系学生ライターが詳しくわかりやすく解説!

今回は「逆カルノーサイクル」について解説していきます。

逆カルノーサイクルは、数ある熱サイクルのうちの1つです。この用語は熱力学を学ぶと必ず目にするでしょう。実は、カルノーサイクルの理論がエアコンや冷蔵庫といった身近な家電製品にも応用されていることを知っているでしょうか。ぜひこの記事を読んで、逆カルノーサイクルについて理解を深めてくれ。

塾講師として物理を高校生に教えていた経験もある通りすがりのぺんぎん船長と一緒に解説していきます。

ライター/通りすがりのペンギン船長

現役理系大学生。環境工学、エネルギー工学を専攻しており、物理学も幅広く勉強している。塾講師として物理を高校生に教えていた経験から、物理の学習において、つまずきやすい点や勘違いしやすい点も熟知している。

逆カルノーサイクルについて学ぼう!

今回の記事におけるメインテーマは「逆カルノーサイクル」です。この言葉は熱力学で用いられる専門用語ですよ。このように聞くと、逆カルノーサイクルの概念は多くの人にとって無縁の存在であるように思われますが、実は身近な技術を支える理論でもあります。

本記事では、最初に逆カルノーサイクルの概念を丁寧に説明しますよ。その後、逆カルノーサイクルと関係の深い「ヒートポンプ」という技術について深堀りしていきます。それでは、早速解説をはじめていきますね。

カルノーサイクルとは?

カルノーサイクルとは?

image by Study-Z編集部

頭文字に「逆」と付いているので、当然ながら「カルノーサイクル」という概念も存在します。最初は、このカルノーサイクルについて説明しますね。カルノーサイクルは最も理想的なエンジンにおける熱サイクルのことを指します。エンジンは熱エネルギーを運動エネルギーに変換する装置です

最も理想的という表現を用いたのは、カルノーサイクルのエネルギー変換効率は理論上で最高のものではありますが、その効率を実現するエンジンが実在しないからですよ。つまり、カルノーサイクルは思考実験における仮想的な熱サイクルなのですね。

逆カルノーサイクルとは?

逆カルノーサイクルとは?

image by Study-Z編集部

逆カルノーサイクルは、カルノーサイクルのプロセスを逆運転させたものになります。したがって、逆カルノーサイクルはカルノーサイクルとは真逆の性質をもちますよ。逆カルノーサイクルでは、運動エネルギーから熱エネルギーに変換します

また、運動エネルギーが熱エネルギーに変換される現象には摩擦などがありますが、それと逆カルノーサイクルには違いはあるのでしょうか。実は、逆カルノーサイクルには、可逆性という特徴があります。この点が摩擦と逆カルノーサイクル大きな違いですよ。

\次のページで「ヒートポンプについて学ぼう!」を解説!/

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