質問: 圧縮機の消費電力 僕の考えを入れてもう1度質問させてください。 a、b2種類の圧縮機があります。圧縮機aは1リットルのシリンダー1つを持っていてピストンで圧縮します。圧縮機bはaのシリンダーとピストンをもう1つ用意して連結したものです。シリンダー容量はaの2倍になります。すると圧縮機a、b毎秒同じ1リットルの空気を圧縮した場合、aはbの2倍の消費電力になるのでしょうか? 僕の考えでは、aは1秒間で1往復しますが、bは2つのピストンで圧縮するのでピストンの速度はaの半分になります。速度が半分になるとエネルギーは4分の1になり消費電力は4分の1になります。ピストンは2つあるので電力はその2倍になり、bの消費電力は4分の1の2倍で2分の1になるのではないでしょうか?
回答: #2に関連して、 お礼欄での「運動エネルギー」はピストンの運動エネルギーだと思いますが、ピストンの運動エネルギーの大小は、圧縮機を駆動する動力(の平均値)には影響しません。 運動エネルギーが一定なら、エネルギーの出入りがなく駆動動力への影響は0ですし、エネルギーが周期的に変動する場合は、駆動動力にエネルギー変化に伴う周期的な変動が現れますが1周期の平均を取るとこの影響分は0になります。 流体の運動エネルギーだとすると、圧縮機を出た後の流量はa,b同じなので流速は同じになり、圧力なども同じなので力学エネルギーは同じになります。(差が出るのは、シリンダ内の流体分(のうちの速度による項)だけです。厳密には定量的に評価する必要がありますが、シリンダ内の流体のエネルギー(の変化)は流体を圧送するための動力と比べると無視できるほど小さいでしょう。)