プリントデータは↑メニュー↑の【YouTube】から各動画の下をチェック  高校物理を一緒に攻略していきましょう   今後オリジナル問題もアップしていくのでお楽しみに

【イメージ重視の物理基礎】冷えピタから学ぶ!熱平衡状態とは?

  • まずはザックリ理解したい
  • イメージを優先したい
  • 苦手を克服したい

このような方向けに解説をしていきます。

【今回わかること】

  • 熱平衡とはなにか
  • 熱の正体

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。

  • 冷却シートは温度が上がる
  • おでこは温度が下がる

「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。

  • 熱いもの→分子が激しく動いている→運動エネルギーが大きい→『熱』の量が多い
  • 冷たいもの→分子が穏やかに動いている→運動エネルギーが小さい→『熱』の量が少ない

 

『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。

まこと
熱の正体は「分子の運動エネルギー」のこと!

 

まとめ

  • 2つの物体の温度がおなじになることを『熱平衡』と呼ぶ。
  • 熱の正体は「分子の運動エネルギー」。
  • 熱もエネルギーなので、単位は [J] を使う。

 

物理基礎・高校物理の分野一覧はこちら