Heat Pump Model Utilizing Dufour Effect


多成分混合系において濃度比勾配が温度勾配を誘発する現象はDufour効果として古くから知られている。ところがこれと逆の(温度勾配が 濃度勾配を誘発する) 現象である熱拡散効果に比べ、Dufour効果の応用例はほとんど無いようである。
そこで我々はDufour効果の応用的な利用価値の可能性を模索するため、Dufour効果を利用したヒートポンプ(冷却装置)の単純なモデルを考案した。
まずはこのモデルについて分子動力学(MD)シミュレーションを行い、ヒートポンプとしての機能性、すなわち低温熱浴から正の熱を汲み上げ続けるとが可能であることを数値的に示す。
次に線形不可逆熱力学を用いてこのモデルの現象論的解析を行う。特に、2つの熱浴温度が等しく、かつヒートポンプを「ゆっくり」動かした場合には単純な結果になることを示し、その結果についてMDシミュレーションとの比較を行う。
そして最後に、2つの熱浴温度差が十分小さく、かつヒートポンプを「ゆっくり」動かした場合についての現象論的解析結果を示す。

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