アカウント名:
パスワード:
飲み物と周囲の温度差を電力に変換しているのですよね。置いた飲み物が通常より早く室温になってしまうかと...
室温25℃の部屋で100度のお湯を入れたカップを置いたとして、どのくらいの時間まで充電可能なんでしょうね？
冷めたら熱いのに入れ替えるという、まるでわんこそば状態になりそうで…
冷たい飲み物でも機能するみたいだから雰囲気との温度差が１０度ぐらいまで機能するとして、お湯が２５０ｃｃぐらいとしてその温度差でお湯が放出するエネルギーは （１００度－（２５度＋１０度））×２５０ｃｃ×比熱１×４．２J/Cal＝６８ｋJ・・・意外と大きいなぁ。大半はカップから直接雰囲気に逃げるだろうし使えるのは１０％ぐらい、さらにその１０％の熱→機械→電気の変換効率が５０％と仮定すると、 ６８ｋJ＊０．１０＊０．５０＝３４００Jこのエネルギー量を定常的に５Wで取り出せたとすると ３４００J／５W＝６８０秒
といいかげんな計算はまあさておいて、カップ自体の熱抵抗や、カップの底が浮かせてあることにより伝達路に空気が含まれたりするだろうあたりも気になる。
>熱→機械→電気の変換効率が５０％と仮定すると
最高効率としてカルノーサイクルの効率で頭打ちになるから、低温熱源だととんでもなく効率低くなるよ。例えばお湯の温度が室温+60度で室温が300Kなら、効率はどう頑張っても17%以下。
それでもペルティエ素子で熱移動するよりよほどマシなんですね。
現状の熱電素子だと、カルノーサイクルの効率のさらに1/4とか1/5とかになる（200度ぐらいの温度差を使う場合）。今考えてるような温度差のもっと小さいとこだと相当低い。まあ、スターリング機関使う時もカルノーサイクルよりは効率落ちるけど、それ考えても熱電素子の効率は低い。そのかわりに機械動作部分が無いからメンテナンスフリーだったり、より小さいところに組み込めたり、と言った利点もある。
ガラスの熱伝導率はだいたい0.6 [W/mK]程度。底面の厚みd=2mm, 底面積S=pi*5cm^2、お湯の温度T1=350K,コースターの温度(室温)T0=300Kとすると、そこを伝って熱伝導で出てくるエネルギーは、
0.6*S*(T1-T0)/d= 118W
ただしこれは、底面がべったりコースターと接触している場合。普通は表面の凹凸で、接触面積は大幅に減る。例えば接触面積が1/10だとすると、約12W。接触しない場合、今度は熱輻射による熱伝達が起こる。２つの面が近接し
なんか上で、空気の熱伝導と対流を完全に無視してしまったけど、実際にはこれらもあるので、接触面積が小さい場合でももう少し熱は流れるかも。細かい計算は面倒なので省略。
より多くのコメントがこの議論にあるかもしれませんが、JavaScriptが有効ではない環境を使用している場合、クラシックなコメントシステム(D1)に設定を変更する必要があります。
弘法筆を選ばず、アレゲはキーボードを選ぶ -- アレゲ研究家
飲み物がすぐにぬるくなるのでは (スコア:0)
飲み物と周囲の温度差を電力に変換しているのですよね。
置いた飲み物が通常より早く室温になってしまうかと...
Re:飲み物がすぐにぬるくなるのでは (スコア:2)
室温25℃の部屋で100度のお湯を入れたカップを置いたとして、どのくらいの時間まで充電可能なんでしょうね？
冷めたら熱いのに入れ替えるという、まるでわんこそば状態になりそうで…
Re:飲み物がすぐにぬるくなるのでは (スコア:2, 参考になる)
冷たい飲み物でも機能するみたいだから雰囲気との温度差が１０度ぐらいまで機能するとして、
お湯が２５０ｃｃぐらいとしてその温度差でお湯が放出するエネルギーは
（１００度－（２５度＋１０度））×２５０ｃｃ×比熱１×４．２J/Cal＝６８ｋJ
・・・意外と大きいなぁ。
大半はカップから直接雰囲気に逃げるだろうし使えるのは１０％ぐらい、
さらにその１０％の熱→機械→電気の変換効率が５０％と仮定すると、
６８ｋJ＊０．１０＊０．５０＝３４００J
このエネルギー量を定常的に５Wで取り出せたとすると
３４００J／５W＝６８０秒
といいかげんな計算はまあさておいて、カップ自体の熱抵抗や、カップの底が
浮かせてあることにより伝達路に空気が含まれたりするだろうあたりも気になる。
Re:飲み物がすぐにぬるくなるのでは (スコア:2, 興味深い)
>熱→機械→電気の変換効率が５０％と仮定すると
最高効率としてカルノーサイクルの効率で頭打ちになるから、低温熱源だととんでもなく効率低くなるよ。
例えばお湯の温度が室温+60度で室温が300Kなら、効率はどう頑張っても17%以下。
Re: (スコア:0)
それでもペルティエ素子で熱移動するよりよほどマシなんですね。
Re: (スコア:0)
現状の熱電素子だと、カルノーサイクルの効率のさらに1/4とか1/5とかになる（200度ぐらいの温度差を使う場合）。今考えてるような温度差のもっと小さいとこだと相当低い。
まあ、スターリング機関使う時もカルノーサイクルよりは効率落ちるけど、それ考えても熱電素子の効率は低い。そのかわりに機械動作部分が無いからメンテナンスフリーだったり、より小さいところに組み込めたり、と言った利点もある。
Re: (スコア:0)
といいかげんな計算はまあさておいて、カップ自体の熱抵抗や、カップの底が
浮かせてあることにより伝達路に空気が含まれたりするだろうあたりも気になる。
ガラスの熱伝導率はだいたい0.6 [W/mK]程度。
底面の厚みd=2mm, 底面積S=pi*5cm^2、お湯の温度T1=350K,
コースターの温度(室温)T0=300Kとすると、そこを伝って熱伝導で
出てくるエネルギーは、
0.6*S*(T1-T0)/d= 118W
ただしこれは、底面がべったりコースターと接触している場合。
普通は表面の凹凸で、接触面積は大幅に減る。
例えば接触面積が1/10だとすると、約12W。
接触しない場合、今度は熱輻射による熱伝達が起こる。
２つの面が近接し
Re: (スコア:0)
なんか上で、空気の熱伝導と対流を完全に無視してしまったけど、
実際にはこれらもあるので、接触面積が小さい場合でももう少し
熱は流れるかも。細かい計算は面倒なので省略。