冷えピタから学ぶ！熱平衡状態とは？【イメージ重視の物理基礎】

このような方向けに解説をしていきます。

熱平衡状態とは2つの物体の温度が同じになること

高温の物体と低温の物体をくっつけると、時間が経つにつれて温度の差がなくなってきます。

やがて、2つの物体は同じ温度になる。

これを『熱平衡の状態にある』と呼びます。

熱平衡のイメージを掴むために「冷えピタ」を例に考えてみましょう。

風邪をひいて体温が高いとき、冷えピタなどの冷却シートをおでこに付けるとします。

冷却シートを付けたばかりのときは、自分の体温よりも冷却シートの方が冷たいです。

しばらく付けたままにしておくと、冷却シートの冷たさを感じなくなってくるでしょう。

このとき、「冷却シート」と「おでこ」の温度は、次のように変化しています。

「冷却シート」と「おでこ」の温度が同じになると、それ以上温度は変化しなくなります。

このように、2つの温度が同じになることを『熱平衡の状態』と呼びます。

熱の正体は『分子の運動エネルギー』

分子はつねに熱運動をしています。

温度が高いときは激しく「動き」、温度が低いときは穏やかに「動いている」。

「動いている」ということは、力学で学習した運動エネルギーを持っていることになります。

この熱運動におけるエネルギーが『熱』の正体です。

分子は小さすぎて目に見えないので、運動エネルギーとして感じることはできません。

そのかわりに、分子の動きではなく「熱い、冷たい」などの感覚で判断しています。

『熱』もエネルギーなので、熱の量(熱量と呼ぶ)を表すときの単位は [J] を使います。

まとめ

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ABOUT THE AUTHOR

共田 誠（まこと先生）

高校物理講師・プロ家庭教師 / 指導歴14年

上智大学理工学部物理学科卒。私立高校の非常勤講師として進学クラスから基礎クラスまで幅広く担当。大手家庭教師センター3社でプロ家庭教師を経験し、現在はオンライン専門で全国の高校生を個別指導中。

「暗記物理の撲滅」を掲げ、生徒の思考のクセを診断・矯正するドクター型アプローチで指導。表面的なテクニックではなく、初見の問題に強い思考力を育てる。

800+解説記事

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14年指導歴

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