エアコンないと生きていけない
なんで、冷風と温風どっちも出せるか知ってる？
エアコンを使わずに生活するのが難しくなるくらい、夏は暑く冬は寒いと感じるようになりました。
エアコン1台で1年を快適に過ごすことができるのは、素晴らしいの極みですよね。
エアコンって不思議ですよね。
ドライヤーみたいに、常に温かい風を送るだけでなく、冷蔵庫のような冷たい風も送ることができます。
エアコンの冷暖房を可能にしている技術、それはヒートポンプです。
ヒートポンプとは
ヒートポンプとは、液体を膨張や圧縮させることを繰り返して、熱を変換するシステムです。
この技術は、様々なところで応用されており、身近なところでは冷暖房や自動販売機に使われています。
ヒートポンプをより深く知るためには、物理の法則を学ぶ必要があります。
ボイル・シャルルの法則です。（気体の状態方程式）
ボイル・シャルルの法則
ボイル・シャルルの法則とは、体積が一定のとき、圧力と温度の比は常に等しくなるというものです。または、温度が一定のとき、圧力と体積の掛け算は常に一定となる法則です。
1の状態のときの計算と、2の状態のときの計算は等しくなるのです。
この法則を知っていると、身の回りの出来事のいろいろなことが説明できます。
身の回りの例
お味噌汁の御椀が濡れているとき、熱い状態で御椀に注いで、時間が経つと御椀をテーブルから持ち上げるのに力が必要なときが、あります。
この現象は、御椀の底の空間空気が濡れていることで密封され、お味噌汁の温度が下がると、体積一定のため圧力が下がるために起こります。
温めて圧力を上げたり、空気を少し入れると圧力が戻り解決します。
マーブルチョコなどのお菓子の筒を勢いよく引っ張って開けると音がなるのも同じ原理です。
筒の中の体積は蓋を引っ張ることで変動しますが、その分の空気が満たされるのに時間がかかります。
勢いよく引っ張ることで、空気が満たされる前に体積が大きくなります。つまり、筒の中の圧力が下がります。（空気は断熱性が高く、ほぼ温度が変わらないため、温度一定とします。）
圧力が低い状態のものを無理矢理開放状態にすると、急激に圧力が低い方へ空気が流れ込みます。この空気の流れがポンっという音を発しているのです。
エアコンへの応用
身近にボイル・シャルルの法則が見られることがわかりました。
エアコンはなぜ冷風の温風が出せるのでしょう。
答えは、逆回転です。冷たいの反対は温かいです。
体積が一定のもとでは、圧力が大きくなると温度も上がります。
エアコンには冷媒と呼ばれる液体が室外機と室内機の間を循環しています。この冷媒が圧縮されると高い温度を持ちます。
熱い冷媒を金属を通して空気に触れさせることで、温かい風を送っています。
この逆回転、つまり、冷媒を膨張させると温度が下がるため、冷たい風を送ることができます。
冷房と暖房では、冷媒の循環の回り方が逆転するのです。
冷媒が効率良く膨張や圧縮されるためには、冷媒中に空気がない状態にする必要があります。
そのため、エアコン設置の際は、真空ポンプで空気が冷媒中に入らないようにしています。
冷媒を循環させるために、2本の管で室外機と室内機は繋がれています。
最後に
このように、1つの現象の説明ができると、他のことまで説明できてしまうことがあります。頻繁には役に立たないかもしれないけれど、いざというときに少しでも役に立つ知識を共有できればと思います。
