温度と熱

ここから先は熱の分野について学んでいきましょう。「熱力学」とも呼ばれることが多い分野ですが,正直そこまで力学を駆使することもないので,ここでは単純に「熱」と呼ぶことにします。

今回はこの分野でよく出てくる,「温度」と「熱」という用語にスポットを当てようと思うのですが,この2つの用語,日常ではほとんど同じ意味で使われます。 たとえば,風邪を引いて体温が高い状態を「熱がある」と表現します。

しかし!「温度」と「熱」は同じ意味ではありません! ひとつずつ意味を確認していきましょう。

温度とは

モノを触ったときに感じる,熱さや冷たさの度合いを数値で表したものが温度です。

…って,そんなことは知ってますよね (^_^;)

ではそこからもう一歩踏み込みましょう。 我々が感じる「熱い」や「冷たい」の正体って一体なんなの?

この問いに答えるには,ミクロの世界に足を踏み入れなければなりません。 実は温度の正体は実は原子や分子の運動なのです!

物質を構成する原子・分子は絶えず動いています。 気体の分子はあちこち飛び回っているし,液体は気体ほどではないけれど,ある程度自由に動き回ります。

固体は原子の位置が固定されているので,一見動けなそうに見えますが,実はその場で振動していることが知られています。 この原子・分子の動きを「熱運動」といい,熱運動の激しさを表す量が温度です。

身の回りに置き換えて考えると,

空気の分子が激しく飛び回っている日 → 暑い日

空気の分子がゆっくりと飛んでいる日 → 寒い日

という感じですね。 目に見えない原子や分子の動きが,「熱い」「冷たい」として感じられるというのはなんともフシギ。


熱とは

続いて熱です。 突然ですが,水に氷を入れたところを想像してください。 水と氷はどうなりますか??

聞くまでもなく,「氷は溶けて,水は冷たくなる」に決まっています。 このとき,何が起きているのかを考えてみましょう。

温度は原子・分子の熱運動の激しさのことだったので,今の場合,

水→温度が高い→熱運動が激しい→分子の運動エネルギーが大きい

氷→温度が低い→熱運動が活発でない→分子の運動エネルギーが小さい

ということになります。

水に氷を入れると,氷の温度は高くなって溶け,水の温度は低くなるので,水がもともと持っていた運動エネルギーが氷に移動したと考えられます。

このように高温の物体と低温の物体があると,運動エネルギーは高温の物体から低温の物体へと移動します。 このとき,移動したエネルギーを「熱」といい,移動した熱の量を「熱量」といいます。 熱量の単位はもちろん,J(ジュール)です。

今回のまとめノート


最初の話に戻ると,「風邪を引いて熱がある」という日本語は,物理学的には正しくないですね!(熱は移動するものだから!)

時間に余裕がある人は,ぜひ問題演習にもチャレンジしてみてください! より一層理解が深まります。

【演習】温度と熱温度と熱に関する演習問題にチャレンジ!...

次回予告

次回は温度について詳しく見ていきます!

いろいろな温度温度は原子・分子の熱運動の激しさを数値で表現したものですが,一口に「数値で表す」と言っても,実はいろいろな表し方があるのです。ここではよく使う温度に絞って紹介したいと思います。...