エンタルピー、エントロピーの学習

とりあえず、冷凍機械の勉強として基礎用語のエンタルピー、エントロピーを参考書を読み、ChatGPTに分からないところをさらに聞いて、再度参考書を読み返しました。参考書には覚えやすそうな語呂合わせもあったので買ってみてください。著者のアイデアを尊重してここでは書かないです。

なんとなーく分かった気もするし、でも問題として出題されると分からないんだろうなという気もして、さっと一通り基礎をさらって問題演習に回ったほうがよさそうですね。ゆるいモチベーションでやっていこうと思います。

2026年に入って急にYoutubeとブログを復活して１か月ほど経とうとしています。良い習慣だと自分では思うし、このまま続けていきたいんですが、年初の１週間休んだ元気良さはこの一か月で急激になくなってきました。正直、今の職場は私にとってレベルが高すぎて、人材レベルもそれに応じて高く、全然話が合う人もおらず完全に迷子な状態で消耗も激しいです。自分が勝手に感じているだけではありますが、上からも下からもつつかれている感じで、これまで転職してきた中でも過去一精神や頭の疲労にきているかもしれません。ただ、歳を重ねるにつれ、株高とESPPの恩恵もあって収入もそれなりに上がってしまって、生活は楽になりましたが、職を変えることによる収入ダウンとか不安定さに耐えうる気力、体力、変化を楽しめる余力があるのかないのかだんだんわからなくなってきました。

冷凍サイクルは分かるのに、エンタルピー（h）とエントロピー（s）が分かりにくい…

冷凍機械の勉強で、多くの人が一度つまずくのが エンタルピー（h） と エントロピー（s）です。
冷凍サイクル（蒸発→圧縮→凝縮→膨張）は、エアコンの動作経験からイメージできるのに、h と s が出てきた瞬間に「急に難しくなった」と感じやすい。

さらに困るのが、用語が似ていることです。
「エンタルピー」「エントロピー」…名前がそっくりで、頭の中で混ざりやすい。

この記事では、冷凍サイクルとの関係を先に押さえたうえで、

• そもそも h / s は何を表しているのか
• なぜ似た名前なのか（＝意味が似てるわけではない）
• 覚えたらどんな場面で役立つのか
• s が圧縮機でよく出てきて、他では出番が少ない理由
• 覚えやすくする工夫（混ぜないコツ）

を、できるだけ混乱しない順番でまとめます。

1. まず冷凍サイクル：なぜ h と s が必要になるのか

冷凍機（エアコン含む）は「冷たさを作る」というより、熱を運ぶ装置です。
低温側の熱を吸い、外（高温側）へ捨てる。そのために冷媒を循環させます。

冷凍サイクルの基本はこの4要素です。

• 蒸発器（Evaporator）：低温側で熱を吸い、冷媒が蒸発する（冷やす側）
• 圧縮機（Compressor）：冷媒を圧縮して圧力・温度を上げる（電力＝仕事を入れる）
• 凝縮器（Condenser）：高温側で熱を捨て、冷媒が凝縮する（外へ放熱）
• 膨張弁（Expansion valve / Throttle）：圧力を落として蒸発しやすい状態に戻す

ここまでの流れは、経験やイメージで理解しやすいと思います。
でも、次の疑問が出ます。

• 蒸発器は「どれだけ熱を吸った」の？
• 凝縮器は「どれだけ熱を捨てた」の？
• 圧縮機は「どれだけ仕事（電力）を使った」の？
• どこで効率が落ちている（損している）の？

これを「状態変化」から読みたいので、h と s が登場します。
つまり h と s は、冷凍サイクルを見える化するための物差しです。

2. 「似てる名前問題」：なぜエンタルピーとエントロピーは似ているのか

ここは結論だけシンプルに。

名前が似ているのは、意味が近いからではありません。

熱力学の同じ時代・同じ分野で言葉が作られ、響きが似た…という側面が強いです。
なので「似てる＝仲間っぽい」くらいに思ってしまうのが混乱の原因で、
むしろ 役割で切り分けるのが一番ラクです。

3. まず覚えるべき結論：h は“量”、s は“質（損失）”

冷凍機械の理解で混ざらないようにするなら、最初にこの2行を固定すると楽になります。

Enthalpy (h)：差で読む。熱交換・圧縮仕事などの「量の整理」に強い
→ h = 出入り帳

Entropy (s)：増え方で読む。理想との差（不可逆・損失）の「質の整理」に強い
→ s = 損失メータ

この2行を頭の中の“柱”にします。
そして冷凍サイクルの中で「どこで h を見て、どこで s が効くか」を当てはめていきます。

4. エンタルピー（h）の理解：冷凍を“数字で読む”ための主役

4-1. h は「差」が意味を持つ

冷凍サイクルでは、次の感覚が大事です。

• 蒸発器：熱を吸う → h が増える
• 凝縮器：熱を捨てる → h が減る
• 圧縮機：仕事を入れる → h が増える
• 膨張弁：圧力を落とす → h はほぼ一定（等エンタルピー）

特に重要なのが 膨張弁＝h一定です。
ここがつながると「膨張後に二相（気液混合）になりやすい」という状態変化が理解しやすくなります。

4-2. どんな場面で h が役立つのか（学習・実務で共通）

h は、冷凍サイクルを“量として”整理するのに強いです。

• 蒸発器で吸った熱量は、入口と出口の h 差で捉えられる
• 凝縮器で捨てた熱量も、入口と出口の h 差で捉えられる
• **圧縮機の仕事（電力の元）**も、入口と出口の h 差で捉えられる

つまり冷凍の主要部品が「h差で読める」ということです。
これが、h が“主役”と言われる理由です。

4-3. 覚え方の工夫（h）

h = heat の h（熱の出入り帳）
厳密な語源と一致しなくても、冷凍の理解にはこの覚え方が効きます。
「熱が出入りするところは h差を見る」と結びつけやすいからです。

5. エントロピー（s）の理解：理想と現実の差（損失）を整理する道具

5-1. s は「増え方」が意味を持つ

エントロピーは、冷凍ではこう捉えると混乱しにくいです。

• 損失（不可逆）があると s は増えやすい
• s を見ると「理想と比べてどれだけ損しているか」を語りやすい

よく「乱れ」と説明されますが、冷凍の理解としては
**“損失メータ”**の方が頭に残りやすいと思います。

5-2. 覚え方の工夫（s）

s = 損失メータ（irreversibility indicator）
「増える＝損が増えた」と結びつけておくと、使いどころが迷子になりにくいです。

6. なぜ s は圧縮機でよく出てきて、他ではあまり必要としないのか

6-1. 理由①：圧縮機の“理想”が s で置ける（等エントロピー）

圧縮機の理想モデルはよく

• 断熱（外へ熱が逃げない）
• 可逆（損失ゼロ）
  として考えます。

この理想圧縮は **等エントロピー（isentropic：s一定）**で表せます。

つまり圧縮機では、

• 理想：s一定
• 現実：損失があるので sが増える

という「比較の軸」を置きやすい。だから s が登場しやすいです。

6-2. 理由②：そのズレは“余計な仕事（電力）”に直結する

圧縮機は、損失が増えると「同じ圧力まで上げるのに余計な仕事が要る」方向になりやすい。
その結果、吐出温度や消費電力の増加などの説明に繋がります。

**“理想との差が、結果としては電力に出る”**ので、原因説明の道具として s が効きます。

6-3. 理由③：他の要素はまず h で話が進む

一方で、冷凍サイクルの他の部品は、まず h で説明がつきやすいです。

• 蒸発器・凝縮器（熱交換器）：やりたいのは「どれだけ熱を出入りさせたか」→ h差で整理しやすい
• 膨張弁：理想化すると「圧力を落とすが h は一定」→ hで説明が進む

このため、冷凍サイクル全体を理解・説明する段階では、
hが主役になりやすく、sは圧縮機の“理想と現実の差”を語る場面で活躍するという位置づけになります。

7. 2つの線図（地図）の使い分け：p-h と T-s

理解が進む人は、線図を目的で使い分けています。

p-h線図（圧力-エンタルピー）

• 冷凍サイクルの説明と相性が良い
• 熱の出入り・圧縮仕事が h差で読める
• 膨張弁が h一定で描けるので直感的

T-s線図（温度-エントロピー）

• 理想・損失・効率の理解に効く
• 圧縮機の「等エントロピー（理想） vs 現実」の比較が分かりやすい

8. 覚えやすくする“混ぜない”学習順（最短ルート）

似た名前で混乱しやすいので、順番が大事です。

1. まず h だけで冷凍サイクルを追う
   • 蒸発器：h増える
   • 凝縮器：h減る
   • 圧縮機：h増える
   • 膨張弁：h一定
     ここがつながれば、冷凍サイクルが「暗記」から「読める」になります。
2. 次に 圧縮だけ s を足す
   • 理想：s一定（等エントロピー）
   • 現実：s増える（損失）
     まずはこれだけで十分です。サイクル全体に無理に広げない方が混乱しません。

9. まとめ：h と s の“役割”を固定すると一気に楽になる

最後にもう一度、この記事の芯だけ置きます。

Enthalpy (h)：差で読む。熱交換・圧縮仕事などの「量の整理」に強い
→ h = 出入り帳

Entropy (s)：増え方で読む。理想との差（不可逆・損失）の「質の整理」に強い
→ s = 損失メータ

そして、冷凍サイクルの中では

• h は蒸発器・凝縮器・圧縮機・膨張弁まで広く主役
• s は圧縮機で“理想と現実の差”を語るときに特に出てくる
• 他の要素はまず h で説明がつくので、sの出番が相対的に少ない

…という整理ができると、名前が似ていても混ざりにくくなります。