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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