2022-07-16
熱（伝導熱・放射熱）と磁場の関係
【熱（伝導熱・放射熱）と磁場の関係】
身近に存在する熱量と地球内部の巨大な熱溜り（火山・地震の源）も同じ熱で独立要素として熱力学（数式がベース）で扱っている。もともと、熱エネルギーをはじめ自然界の法則は多くの要素が絡み合った物であるが・・。その中でも近年発達した電磁気は新たな「場の理論」を生み出し、現実の現象を説明しようとしている。電磁場と熱との繋がり（新理論）を知ることは、自然の摂理を知ることになる。
熱に対する我々の認識は 「熱の流れは、均一な温度場になるように、温度の高いところから低いところへ向かって拡散します（エントロピー増大の法則）、そして熱の流れを制御することは難しい。現在、計測技術の発達で、熱は電磁波であり、熱電子・電子・光子は、波（電磁波）であり粒子であると言われています。（波長の短い電磁波は粒子のふるまいをする）」であり
十数年前から「フロンレスで実現する磁気冷凍技術」などが開発され、 熱（電磁波）と磁場空間の関係を調べる研究（「熱の流れが磁場で変わる仕組みを解明」もあり、熱と磁場の関係を調べていきます。
纏めると 近い将来、熱（電磁波）と磁場空間の関係が理論化され、新たな可能性（物質と生命力の関係）が見つかると考えます。
まず、
〇日常的に接する熱についての一般知識を参照しました。
〇「熱の流れが磁場で変わる仕組み」の研究論文の要約版を投稿します。_________________________________________
〇熱の一般的知識
★熱の状態とは？
物質がどれだけ激しく動きまわっているか、物質（分子）がどれだけのエネルギーを持っているかということを意味します。
★輻射熱とは？
光（電磁波）で伝わる見えない熱とエネルギー熱をもった物質は動きまわる以外にもその有り余ったエネルギーを電磁波という形で放出しています。
注目点は、同じ熱を持っていても物質によって出す電磁波の種類や量が違えば、その電磁波の種類によっては受け取る側が沢山の熱を受け取れる事もあれば、ほとんど熱を受け取れない事もあります。
輻射熱と言うのは、「電磁波（輻射）→熱（輻射熱）→物質B」の部分が揃っていれば発生します。つまり、熱がなくても輻射熱を作れるのです。
・物体が周囲の空間に放射する電磁波。あらゆる物体はその種類と表面温度に応じた強度と波長スペクトルの電磁波を放射する
★伝導熱とは？
この熱をもった物質が別の物質にぶつかると、その振動や運動のエネルギーが別の物質に分け与えられるため、熱が伝わります。伝導熱の伝わりやすさは、固体→液体→空気の順に低くなります。気体は皆バラバラに飛び回っているのでなかなか別の気体にぶつかりません。
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熱の流れが磁場で変わる仕組みを解明
－ 磁場を用いた熱流制御の可能性 －
【ポイント】
- 熱流が磁場によって流れの向きを変える現象（フォノンホール効果）を理論的に解明
- 磁場を用いて熱の流れを制御できる可能性
- 原子力分野での排熱利用など熱エネルギーの効率的利用への展開に期待本成果は、磁場によって熱流を制御できる可能性を示しており、将来的には原子力エネルギーから発生する熱を電気に変換する熱電発電への応用が期待され、エネルギー変換効率の向上や外部電源喪失時における非常用電源として安全利用に貢献するものへと発展する結果だといえます。
- 図2 熱流が磁場によって曲げられる様子(イメージ図)。
- 電気を通さず磁気を持たない物質(非磁性絶縁体)に温度勾配を与えて、その垂直方向に磁場を加えると、双方に対して垂直方向に温度勾配が現れる現象が観測されます。これは、熱流が磁場によって向きを変えたことを意味しており「フォノンホール効果」と呼ばれています。熱流が、電荷も磁気も持たない結晶中の原子の振動により伝わることは知られていますが、フォノンホール効果について、なぜ熱流が磁場によって向きを変えるのかは謎でした。今回、当研究グループは、この現象の起源が、非磁性絶縁体に極僅かに含まれた磁気を持ったイオン（磁性イオン）によるものであることを、理論計算によって明らかにしました。
図2熱流が磁場によって曲げられる様子(イメージ図)
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コメント：近代科学では「証明出来ないものは存在しないとの認識」で空間は真空（何も存在しない）と考えていましたが、測定技術の進歩で宇宙空間は電磁場が存在しており、エネルギーの流れも制御できる可能性が高い。例えば電磁場空間からエネルギーを取り出すことも可能ではないか？
