2003年11月13日

(別館から)
エンジンについて考えるときに、熱について知らないとわかりにくいかな?って思ったんで、簡単に説明してみたよ。理科の時間に習っているけど、みんな覚えてる?

熱って分子や原子が暴れてる具合のことなんだよね。
暴れてるって言うと、たまにしか起きないことみたいだけど、身の回りで、いつでも起きてることなんだよ。えっと、みんな、体温あるよね??

気体だと猛烈な勢いで分子があっちこっちにすっ飛んでいるんだ。液体や固体だと、原子や分子が、ぶるぶる振動してるんだ。その運動が激しいほど温度が高いっていうんだよ。

熱は他のモノに伝わるよね。
それはどういうことかっていうと、2つの接触しているモノ(気体でも固体でも)の間で、運動中の分子や原子が衝突して、跳ね返っているんだよね。(すっごく細かく見ると接触なんてしてないんだけどね。)その衝撃が相手に伝わるんだよ。それで相手の分子や原子が運動し始めちゃうんだよね。
これが、接触しているモノの間で熱が伝わる時に起こってることだよ。

固体を暖めた方が柔らかくなったり、膨らんだり、するのも、気体を暖めると圧力が上がるのも、温度が上がると分子や原子が激しく暴れ回るせいだとおもえばわかりやすいでしょ?

そして、2つのモノが接触している面積が広いほどぶつかる分子や原子が増えるから、早く熱が伝わるんだよ。

熱が分子や原子の運動だから起きちゃうこともあるよ。あたりまえなんだけど、とっても不思議なことなんだよね。
どんどん熱くすると溶けちゃったり蒸発したりするモノがあるでしょ。分子や原子の運動が激しくなちゃって、形を保てなくなるんだよね。そのときに、他の分子、えっと酸素とかを取り込んで焦げたり燃えたりするモノもあるよね。逆に冷やすと固まっちゃう液体も多いよね。油が固まったり、水が凍ったりするでしょ。

お湯を沸かすと湯気が出るでしょ?あれは水の分子の運動が激しすぎて、表面から外に飛び出しちゃった結果なんだよね。でも、冷たい水でも少しづつ乾いて行くでしょ?分子の運動って、みんな同じ早さで動いてる訳じゃなくて、止まってる分子からすっごい勢いで動いてるモノまで混ざってるんだよ。温度による違いは、その割合が変わっているってことなんだ。だから冷たい水でも外に飛び出しちゃう分子が居るんだよ。でも数が少ないから、ゆっくりにしか乾かないんだけどね。外に飛び出しやすいかどうかは材質によって違うんだよ。ピラミッドは4000年経っても残ってるし、地球もガスにはなってないでしょ?でも、水やり忘れて植木蜂良くからしちゃうんだよね。

暖まりやすいモノとそうでないモノがあるでしょ?
ストーブの前の金属はすごく熱くなるけど、毛布はそれほどでもないよね。
温度は伝わりやすいモノとそうではないモノがあるんだよ。材質によって分子や原子が、なかなか動かないけど、動き出したら止まらないモノと簡単に動くけどすぐに止まっちゃうモノがあるんだよ。普通、金属はすぐにあったまって、すぐに冷えるよ。ゴムとかプラスチックはそれほどでもないよね。水は結構頑固だよ。
同じ金属でも、銅や銀やアルミは鉄やチタンよりすぐに暖まるみたい。熱伝導率が高いって言うんだよ。パソコンなんかの放熱板、高級品は銅で出来てるでしょ?アルミのモノもあるよね。銅やアルミが熱を良く伝えることを利用して、より早く冷やすのに使っているんだよ。

直接衝突しなくても、赤外線などを通して放熱したり暖まったりすることもあるんだよね。赤外線は光なんだけど、原子の運動に影響をあたえちゃうのさ。電子レンジも赤外線よりも波長の長いマイクロウェーブで直接水なんかの原子を激しく動かすことであたためるんだよ。
この例では運動を光に変えたり、光を運動に変えたりする事がおきてるんだよ。
モノが暖まって分子や原子が運動するんだけど、ちょっとずつ赤外線を出して冷えて行くんだよ。その赤外線を他のモノが浴びると分子や原子が運動始めちゃうんだよ。ちょっとだけモノの中まで入り込むから、表面だけではなく中からも暖まるんだよね。
とっても不思議な気がするんだけど、そのおかげで、お日様はぽかぽかするんだよね。

すごく大ざっぱだけど、「熱」ってこんなことをいうのさ。

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