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小さい穴から真空容器の中を大気圧に戻すときに温度が上昇するのはなぜ？
- 小さい穴から真空容器の中を大気圧に戻すときに温度が上昇するのはなぜでしょうか。
- 外壁を130℃まで加熱しているところに常温の空気で大気圧に戻す場合にも、130℃よりも温度が上昇するというのはどうにも不思議です。
- 断熱圧縮のメカニズムで説明することができるのでしょうか。
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化け学屋でないので詳細には解りませんが、 ヒートポンプエアコン等のエアコンの熱交換や蓄熱を詳細に確認すれば 該当の部分がでてくるかもしれません。 （だから、投稿したの論理も解りますが…）
興味を持って拝見しておりました 私は、穴より流入する空気に内在する水分が沸騰から一気に蒸発するような気がするのですが。問題は、ジャケットの加温？保温方法と思いますが、多分 流入するさい熱をジェケットから奪い沸騰するのではないか？ジャケット側は 更に130℃を保温しづけるとすると、蒸気が奪った分だけ温度が上昇するかも
お礼
ありがとうございました。いろいろと考えてみます。
補足
ありがとうございます。水分がフラッシュするということは温度が下がるということを意味しています。またここでのポイントは、空気が130℃よりもさらに高温になるというところにあります。
小さい穴から真空容器の中を大気圧に戻すとき,導入した空気は断熱膨張を 繰返し大気圧に戻ります。結果として内部の空気は真空容器から吸熱しま す。熱量変化は dQ＝dU＋PdV ...(1)で表されます。空気は自由膨張なので 外部仕事はなく,第２項はゼロです。したがってdQ＝dU＝CvdT＋LdV...(2) 第２項が体積変化に伴なう潜熱で,導入過程で吸熱した分が潜熱として蓄えら れます。つまり内部エネルギーの上昇分により,温度が上昇するのだと思いま す。もちろん摩擦も温度上昇の原因となると思いますが。 そうですね。空気は湿度を含んだ湿り空気ですよね。水分が影響することは ありませんか？
お礼
ありがとうございました。いろいろと考えてみます。
補足
ありがとうございます。でも相変化を伴うというのが潜熱ですから、潜熱は変わりません。 はい湿り空気です。
重箱の隅をつつくような質問で済みませんが、大きな穴をあけて大気圧に 戻せば温度上昇が少ないのでしょうか？ もし、そのような現象があれば、小穴を空気が通り抜ける際の摩擦熱という ことは考えられないでしょうか。 （空気の速度がもつ運動エネルギーが、制動されて温度エネルギーに変換 されるようなメカニズムは想定できないでしょうか？） 摩擦によって小穴の周囲が高温になってそれが空気に伝わるのではなく、 摩擦によって空気自体の温度が上がると考えられませんか？ 小穴の内周と空気は、高速の気流によって良好な熱交換が起こりますから ほぼ等温になることが自然と思います。
お礼
ありがとうございました。いろいろと考えてみます。
補足
はい確かに大きな穴を開けると、温度はほとんど上昇しなくなります。 でも摩擦熱ということは考え難いと思います。なぜなら小穴の周辺に手を置いておくと熱くないからです。 ありがとうございます。でも空気からの熱で温められるということですよね。しかもほぼ等温まで。やはり摩擦熱という件は考えられないと思います。
お礼
ありがとうございました。いろいろと考えてみます。