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From: makino@chianti.c.u-tokyo.ac.jp (Jun Makino)
Newsgroups: fj.sci.misc
Subject: Re: Denki no Kouritu
Date: 16 Dec 1995 16:57:17 GMT
Organization: College of Arts and Sciences, Univ. of Tokyo
Lines: 51
Message-ID: <MAKINO.95Dec17015717@kaiji.c.u-tokyo.ac.jp>
References: <1995Dec14.101823.8168@siebold.cc.nagasaki-u.ac.jp>
NNTP-Posting-Host: kaiji.c.u-tokyo.ac.jp
In-reply-to: f0488@cc.nagasaki-u.ac.jp's message of Thu, 14 Dec 1995 10:18:23 GMT

>>>>> On Thu, 14 Dec 1995 10:18:23 GMT, f0488@cc.nagasaki-u.ac.jp
(Shiro Toida) said:

> 電気ストーブの電力効率はどのくらいなのでしょうか。大抵の場合
> 電力損失は熱となって逃げてゆくのだと思いますが、電気ストーブ
> の場合はどうでしょうか。損失が熱となって逃げようにも、熱を出
> すのが目的なので、熱となって逃げる損失は存在しないように思え
> るのですが。

> ＃ガスの圧倒的な火力と比べると、経済的効率に劣ると言うだけで、
> ＃本当はエネルギー効率は高いのでしょうか。

> その辺の問題を答えられる方はいらっしゃいませんか。

答えられる方は無数にいそうですが、、、

熱エネルギーとそれ以外のエネルギーの「変換」の場合、「効率」が何
を意味しているかには少し注意が必要です。

電気ストーブで電気を熱に変えれば、そこの効率は 100% と考えたいか
も知れませんが、これは非可逆過程でエントロピーを生成します。例え
ばQだけのエネルギーを室温 T に変換すれば、 S = Q/T だけエントロピー
が出るわけです。

では、エントロピーが生成しないように暖房できないかといえば、（理
想的な熱機関を想定すれば）できなくはありません。家の外の温度がT0
(<T)とすれば、逆回りのカルノーサイクルを使って家の外から中へ熱を
運びあげることができます。この時、熱機関（というか、ヒートポンプ）
に投入した仕事を W とし、部屋に出る熱を Q とすれば、外から吸収す
る熱量は Q-W なので理想的には（エントロピー生成がなければ）

(Q-W)/T0 = Q/T0

から

Q = W*T/(T-T0)

となり、例えば T = 293K, T0= 273K とすれば Q = 15W、すなわち投入
した仕事の 10 倍以上の熱を部屋を暖めるのに使える計算になります。
これに比べれば電気ストーブの効率は非常に低いといえるでしょう。も
ちろん現実のヒートポンプには損失があるので、この係数はせいぜい3と
か5とかいったくらいだと思いますが、、、このへんは fj.living あた
りに詳しい人がいるのではないかと思います。

さて、それではガスストーブはどうかといえば、実はこれもガスの燃焼
でできた高温の熱をいきなり室温まで落してしまうので、熱機関として
みた効率はそれほど高くはありません。しかし、電気ストーブと比べる
と、電気は発電所で発生した熱の 6 割くらいが捨てられるのに対しガス
ストーブではそういうことはないので、その分は得になるわけです。

牧野＠東大駒場