前回の続きです．本題に入っていきます．
ヒートポンプ
先に挙げたカルノーサイクルは，P-V図において時計回りにその過程が進んでいきました．これを反時計回りに進めることを考えると，
サイクルに仕事を「与え」，低温部から高温部へ「熱を移す」
というサイクルになります．このような装置を「ヒートポンプ」と呼びます．
最近の空調機器や乾燥機といったものには，たいていこのヒートポンプが用いられています．関西のガス会社は「ガスヒーポン」という商品を出していますが，この「ヒーポン」がヒートポンプのことを表しています．
低温部から高温部に熱を移すというのは，一見ムダに見えます．いまの時期であれば，外の冷たい空気から熱を移してきても冷たいだけやん！と思われるかもしれません．以下では，それがムダではないことを記していきます．
サイクルの「効率」を定義する
サイクルの向きによって，その効率に対する考え方(定義)が変わってきます．
- 熱機関(高温部から力学的エネルギーを取り出す機関)：高温部から取り出した熱のうち，どれだけを仕事に回すことができたか(熱効率)
- ヒートポンプ(低温部から熱を吸い上げ高温部へ移動させる装置)：与えた仕事に対して，どれだけの熱を高温部へ取り込むことができたか(成績係数)
熱効率＠熱機関
高温部から熱量：を取り出しサイクルへ熱を送る．このサイクルから取り出した仕事の量(力学的エネルギーの量)を
，このサイクルから低温部へ流す熱量を
とするとき，熱効率：
*1は，以下の式で与えられる．
また，である．
成績係数＠ヒートポンプ
低温部から熱量：を吸い出し，仕事：
を与えられたサイクルを通じて
の熱を高温部へ移す．このときの効率を表す成績係数：
は，以下の式で与えられる．
ですから，この係数は 1よりも大きな値となります．
必要な仕事を計算してみる
だけの熱量を取り入れたり，取り出したりするのに必要となる仕事：
がどのくらいになるかを考えてみます．
ヒーターの場合
このとき，成績係数の式は，
となり，必要な仕事は と与えられます．
もし，室内に電熱器を置いて同じ熱量を得ようとすると，無駄がなかったとしても だけの仕事をしなければなりません．明らかに，ヒートポンプの方が効率がよいことがわかります．
クーラーの場合
同様に，成績係数の式を立ててみると，
より，となります．こちらは，単純に
であるとは言い切れません．また，クーラーの方がヒーターよりも無駄な感じ(
)になっています．
一番効率のいい場合で具体例を考えてみると...
上の計算では，クーラーの場合がヒーターの場合に比べて，無駄なのかどうかよくわらかなくなってしまいました．そこで，具体的な数値を使って考えてみます．その例として一番効率のいい場合を考えてみます．
これは，(逆)カルノーサイクルの場合となり，熱量の比は熱源の温度の比になっています．つまり，成績係数は温度の比より計算されることになります．そもそも，実際の装置でも，暖房(ヒーター)と冷房(クーラー)で同じ成績係数というわけではありません．
たとえば，
- ウォームビズの場合，推奨されている室内の温度は 20[℃]
- クールビズの場合、推奨されている室内の温度は 28[℃]
であり，これと
- 大阪の2016年1月の日最低気温の平均＝3.4[℃]
- 大阪の2016年8月の日最高気温の平均＝35.0[℃]
を外気の温度として必要な仕事を考えてみます．*2
まず，成績係数を熱源の温度を用いて書き改めると，
となります．(高温部の温度)÷(内外の温度差)という値になっています．
あとは，それぞれの場合に対して，を当てはめるだけです．すると，
- ウォームビズのとき，
- クールビズのとき，
となります．両者の式は(内外の温度差)÷(室内の温度)×(移したい熱量)という式になっているので，温度差が大きいと効率は悪くなるということになります．*3結果，同じ熱量を移す場合には，ヒーターの方が大きなエネルギー(仕事)を要することになります．
クールビズの方が服装の変わり様が大きいので，そちらばかりが注目されてますが，ほんとうはウォームビズの方が大事だということです．ただ，暑いときも寒いときも無理は禁物なので，ほどほどに．
