熱い、冷たいって何?

皆さんこんにちは。ルーペです。最近幼少期のある記憶を思い出しました。それは確か姉の誕生日。誕生日ケーキに棒が立ってる。。。その先端がなにやら赤く光っている。。。

触ってみよ

・・・・

あっつ!!!

はい。一家大慌てです。お姉ちゃん誕生日台無しにしてごめんなさい。

ということで、本日のお題は、「熱い、冷たい」ってそもそもなんだ??について物理学的な視点から説明しようと思います。

温度って何?

熱い?冷たい?そんなもん温度が高い物質が熱くて温度が低い物体が冷たいに決まってんじゃねーか!!って怒られるかもしれません。

はい。その通りです。

ですがここで一つ!!

そもそも温度が高い物質と低い物質って何が違うんだ?物質を火にかけると確かに熱くなるけど内部で何が起こってんだ?

という疑問が湧いてくるわけです!!

それについて深く見ていきましょう。

温度とは分子がどれだけ激しく動いているかを表す指標

さて、タイトルでほぼネタバレしてしまいました。

そうです!!温度とは物質を構成する分子がどれだけ激しく運動しているかを表す指標です!!それでは詳しく説明していきましょう。

まず、物体は分子というもので構成されています。氷を例にとってみましょう。

画像(水分子の画像)

氷は水分子が互いに結合しあってできています。たとえるなら水分子がお互いに手をつないでいるようなイメージです。さて、この水分子ですが、手をつなぎながら、わずかながらブルブル振動しています。

画像(ブルブル画像)

さて、こいつらをどんどんと温めていくとどうなるでしょうか?どんどん温めていくと分子がたくさんブルブルします。

画像ぶるぶる

するとどうでしょう。振動が大きすぎてお互いの手を放してしまう分子が出始めてしまいます。

画像(手放し。)

この時、分子は固体と比べるとある程度自由に動けるようになります。これが氷が溶ける、つまり水になるということです!!この時の温度を融点といいます。

さて、もっと温度を上げるとどうなるでしょうか?今度は分子同士で手をつなぐことができなくなってしまい、分子がいたるところに動き回ってしまいます。

画像

これが気体になるということです!!この時の温度を沸点といいます。

お分かりいただけましたでしょうか?温度を上げるにつれて、物体を構成する分子の運動が

ブルブル→少し自由に動く→めちゃめちゃ自由に動く

という風に変化しています。分子の運動はこの順番で激しくなっていきます。つまり、温度が高いということは分子が激しく運動しているということであり、分子が激しく運動することにより互いの結合が切れてしまうことで固体、液体、気体になるというメカニズムなのです!!

絶対温度とセルシウス温度について

さて、ここまで温度というのは分子の運動の大きさということをお伝えいたしました。ここで登場するのが、絶対温度です!

皆さんがよく使われている温度(℃)は、セルシウス温度といい、簡単に言えば氷になる温度を0℃、沸騰するときの温度を100℃っていう感じで決められた、日常生活で使う上で割と便利な単位を使っています。

ただ、もう何度も出てきたように、温度とは物体の分子の運動の大きさを表しています。ということは、分子の動きが完全に止まった時に0になるような温度があったほうがいんじゃね?

ということで分子の動きが完全に停止した時を0にするような温度が生まれました。これが絶対温度です。単位はケルビン[K]を用います。セルシウス温度との換算式は、0[℃] = 273[K]です。

ちなみに、0[K]のことを絶対零度といいます。つまり、某ゲームソフトの一撃必殺技は、相手を-273℃まで冷やし、分子の動きを完全に止めてしまうというえげつない技のことを言います。一撃で瀕死というよりは確実に●にます。

まとめ

いかがだったでしょうか?熱いとは、分子の動きが激しい物質に触ることをいい、逆に冷たいとは、分子の動きが少ない物質に触ったということだったんですね。これを機に熱力学などにも興味を持っていただけると幸いです。

ありがとうございました。

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