熱機関とヒートポンプ

まず熱機関とヒートポンプについて確認する。 熱のやりとりをする対象として少なくとも高温熱源と低温熱源の二つの熱源が必要である。図5に二つの熱源で動作する熱機関とヒートポンプの概要を示す。 熱機関とは高温熱源から熱を受け取り、一部を仕事として取り出し、残りの熱を低温熱源へ伝える系（装置）のことである²。 図5のように今後熱機関の系は六角形状で表す。 また、ヒートポンプとは仕事をされることで低温熱源から熱を受け取り高温熱源へ熱を伝える系（装置）のことである³。 図のように今後ヒートポンプは中央がくびれた形で表す。 熱機関とヒートポンプは高温熱源と低温熱源と熱のやり取りをしており赤矢印で表している。仕事のやり取りは青矢印で表している⁴。 熱機関とヒートポンプは連続的に動作できなくてはならない⁵。

図 5: 熱機関とヒートポンプ

脚注

²

実際に使われている例として、自動車のエンジンや火力発電所、原子力発電所として利用されている

³

実際に使われている例として、冷蔵庫や冷凍庫、エアコンとして利用されている

⁴

図の矢印の向きとは関係なく、熱と仕事は系に入るものを正、出るものを負とする。

⁵

ピストンが膨張する操作で仕事を取り出すことができるが、ピストン位置を元に戻さないと連続的に動作できないため熱機関とは呼べない。

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