Loading article…
寒さとは、特に大気中の低温状態を指します。一般的に、寒さは主観的な感覚であることが多いです。温度の下限は絶対零度であり、絶対熱力学的温度スケールであるケルビン尺度では0.00 Kと定義されます。これは、摂氏スケールでは-273.15 °C、華氏スケールでは-459.67 °F、ランキン尺度では0.00 °Rに相当します。
温度は物体や物質のサンプルが持つ熱エネルギー、すなわち物質を構成する粒子のランダムな運動の運動エネルギーに関係するため、物体は温度が低いほど熱エネルギーが少なくなり、温度が高いほど熱エネルギーが多くなります。もし系を絶対零度まで冷却することができれば、物質サンプル中の粒子の運動はすべて停止し、古典的な意味で完全に静止した状態になります。その物体は熱エネルギーがゼロであると表現できます。しかし、量子力学の微視的な記述では、不確定性原理のため、物質は絶対零度でも零点エネルギーを持ちます。
冷却とは、冷たくなる、つまり温度が下がる過程を指します。これは、システムから熱を取り除くか、システムを低温の環境にさらすことによって実現できます。
冷却液は、物体を冷却したり、凍結を防いだり、機械の腐食を防ぐために使用される液体です。 [ 2 ]
空冷とは、物体を空気にさらすことで冷却するプロセスです。これは、空気の温度が物体の温度よりも低い場合にのみ機能し、表面積を増やしたり、冷却液の流量を増やしたり、物体の質量を減らしたりすることで、このプロセスを強化することができます。 [ 3 ]
もう一つの一般的な冷却方法は、物体を氷、ドライアイス、または液体窒素にさらすことです。これは 伝導によって機能します。熱は比較的暖かい物体から比較的冷たい冷却剤に伝達されます。[ 4 ]
古代では、氷は食品の保存には使われず、ローマ人も行っていたようにワインを冷やすために使われていました。プリニウスによれば、ネロ皇帝はワインを冷やすために氷をワインに加えるのではなく、ワインを冷やすための氷桶を発明しました。ワインに氷を加えると薄まってしまうからです。[ 7 ]
紀元前1700年頃、イラク北西部のマリ王国の王ジムリ・リムは、首都近くのユーフラテス川沿いにビット・シュルピンと呼ばれる「氷室」を建設した。紀元前7世紀には、中国人は野菜や果物を保存するために氷室を使用していた。中国の唐王朝時代（西暦618～907年）には、東周王朝時代（紀元前770～256年）に流行した氷の使用法について、ワインから死体まであらゆるものを凍らせるために「氷の奉仕」に従事する94人の職人が雇われていたという文書がある。[ 7 ]
シャハトマンによれば、西暦4世紀に日本の天皇仁徳の弟が山から氷を贈ったという。天皇はその贈り物に大変喜び、6月1日を「氷の日」と定め、儀式的に官僚たちに氷の塊を贈った。[ 7 ]
シャハトマンによれば、古代エジプトやインドでは、水の蒸発と熱放射による夜間の冷却、および塩が水の凝固点を下げる能力を利用していた。古代ローマやギリシャの人々は、沸騰した水が普通の水よりも早く冷えることを知っていた。その理由は、水を沸騰させると、冷却を妨げる二酸化炭素やその他のガスが除去されるためである。しかし、この事実は17世紀まで知られていなかった。[ 7 ]
シャハトマンによれば、ジェームズ6世と1世は、コルネリス・ドレッベルをマジシャンとして支援し、雷、稲妻、ライオン、鳥、震える葉などを生み出すトリックを披露させた。1620年、ドレッベルはウェストミンスター寺院で国王と廷臣たちに寒さの力のデモンストレーションを行った。 [ 8 ]シャハトマンによれば、ある夏の日に、ドレッベルは寺院の広間で寒さ（温度を数度下げる）を作り出し、国王は震え上がり、従者たちと共に広間から逃げ出した。これは信じられない光景だったとシャハトマンは言う。数年前、ジャンバッティスタ・デッラ・ポルタは寺院で「氷の幻想庭園、精巧な氷の彫刻」を披露し、フィレンツェでの宴会のために冷たい飲み物も提供した。ドレッベルによる人工的な凍結について言及しているのはフランシス・ベーコンだけである。彼の実演は、当時実用的な応用がなかったため、彼の手品の一つとみなされ、真剣に受け止められなかった。ドレッベルは秘密を明かさなかった。[ 9 ]
シャハトマンによれば、実験科学の提唱者であった大法官ベーコンは、1620年代後半に出版された『ノヴム・オルガヌム』の中で、ウェストミンスター寺院で行われた人工凍結実験について、実演には立ち会っていなかったものの、「硝石（あるいはその精神）は非常に冷たく、したがって硝石や塩を雪や氷に加えると、後者の冷たさが強まる。硝石は自身の冷たさを増すことで、塩は冷たい雪に活性を与えることで冷たさを強める」と説明しようとしたという。硝石と塩の冷たさを誘発する側面に関するこの説明は、当時多くの科学者によって試みられた。[ 10 ]
シャハトマンは、17 世紀に宗教観が劇的に変化するまで、氷の有益な利用の進歩を妨げていたのは物理学と化学の科学的知識の欠如であったと述べている。知的障壁を打ち破ったのはフランシス・ベーコンと、彼に続いて寒さの知識を探求したロバート・ボイルである。 [ 11 ]ボイルは 17 世紀に寒さの分野で広範な実験を行い、圧力と体積に関する彼の研究は 19 世紀の寒さの分野の研究の先駆けとなった。彼は自分のアプローチを「ベーコンが熱と寒さを自然の右手と左手として認識したこと」と説明した。[ 12 ]ボイルはまた、ある物質から別の物質への冷気の伝達に関する実験によって、アリストテレスが提唱した寒さに関するいくつかの理論を反駁した。彼は、水だけが冷気の源ではなく、水分を含まない金、銀、水晶も極寒の状態に変化できることを証明した。[ 13 ]
1850年頃から19世紀末まで、アメリカ合衆国では氷の輸出は綿花に次いで2番目に多かった。最初の氷箱は、 1810年にメリーランド州の農夫トーマス・ムーアが楕円形の木製桶にバターを入れて運ぶために開発した。桶の内側には金属製の裏地が張られ、周囲は氷で覆われていた。断熱材にはウサギの皮が使われた。ムーアはまた、6立方フィート（0.17 m 3 ）の空間に氷を詰めた容器で家庭用の氷箱も開発した。1825年には、ナサニエル・J・ワイエスが馬で引く氷切断装置を使った氷の収穫方法を発明した。均一な大きさに切断された氷のブロックは、アメリカ合衆国で広く行われている安価な食品保存方法だった。また、1855年には、1時間に600トンの氷を運搬できる蒸気動力装置も開発された。その後もさらなる革新が続いた。圧縮空気を冷媒として使用する装置が発明された。[ 14 ]
氷室は19世紀半ばから1930年代にかけて広く使われていましたが、その後冷蔵庫が家庭に普及しました。自治体で消費される氷のほとんどは、冬に積雪地帯や凍結した湖から採取され、氷室に貯蔵され、氷室の普及に伴い家庭に配達されました。
1913年に家庭用冷蔵庫が発明されました。1923年にはFrigidaireが最初の一体型冷蔵庫を発表しました。 1920年代にフロンが導入されたことで、1930年代には冷蔵庫市場が拡大しました。[ 15 ] 1940年には、独立したコンパートメント（氷を作るためだけに必要以上に大きい）を備えた家庭用冷凍庫が導入されました。それまで贅沢品だった冷凍食品が一般的になりました。
寒さは、人体だけでなく他の生物にも数多くの生理的および病理的な影響を及ぼします。寒冷な環境は、特定の心理的特性を促進する可能性があり、運動能力に直接的な影響を及ぼします。震えは、寒さに対する最初の生理的反応の 1 つです。[ 16 ]特に低温では、寒さは血液循環を大きく阻害する可能性があります。細胞外水が凍結し、組織が破壊されます。指、つま先、鼻、耳、頬は特に影響を受けやすく、変色、腫れ、水ぶくれ、出血が見られます。いわゆる凍傷は、局所的な凍傷、さらには体の一部全体の壊死につながる可能性があります。皮膚の一時的な寒冷反応だけが無害です。血管が収縮すると、冷たく青白くなり、組織への酸素供給が減少します。温めると再び血液循環が促進され、痛みは伴いますが無害です。寒さに対する包括的な保護は、子供やスポーツをする人にとって特に重要です。極度の低温は、凍傷、敗血症、低体温症を引き起こし、死に至る可能性があります。[ 17 ] [ 18 ]
よくあるが誤った主張として、寒い天候そのものが同名の風邪を引き起こすというものがある。[ 19 ]このことに関する科学的証拠は見つかっていないが、風邪はインフルエンザなどと同様に、寒い天候で罹患率が上昇する。
参考文献
