まとめ
熱とは
熱 ： 分子が、運動するエネルギーの大きさ
温度 ： 物の暖かさ冷たさを数値で表す指標
℃(ど)(セルシウス温度) ： 通常使う温度水が凍る温度を0℃としたときの温度。
K(ケルビン)(絶対温度) ：分子の熱運動が完全に止まる(分子が動かなくなる)温度を0とする温度
K = ℃ ＋ 273
熱の蓄積しやすさ
熱量 物質が現在持っている熱の量
熱容量 ある物質を1(℃)温度を上げるのに必要な熱量
比熱 ある物質1gの温度を1K(℃)上げるのに必要な熱量。 比熱が高い → 熱しにくく、さめにくい
比熱が低い → 熱しやすく、さめやすい
熱量 ＝ 比熱 × 質量 × 温度差
熱容量 ＝ 比熱 × 質量
熱の移動
伝導 : 物体を通して、熱のエネルギーが大きい方（温度が高い方）→小さい方（温度が低い方）に移動する現象
対流 : 液体などの流動性があるものの移動によって運ばれ、熱が移動する現象
放射 : 熱によって生じる電磁波によって、熱が他の物体に伝わる現象
本文
今日は熱とは何かについて説明しながら、基本的な熱の性質について説明します。
熱とは
まず熱とは、分子の運動のエネルギーのつよさを表すものです。
下のページで、すべてのものは分子が集まってできていることを勉強しました。
この分子は、1箇所にずっととどまってはおらず、絶えず運動し、移動しています。
この運動の強さを熱とか熱エネルギーと呼びます。
この運動のエネルギーを、熱い、冷たいという状態で感じ取ります。
熱い冷たいを数値で表したものが、温度になります。
私たちがよく使う温度(℃)は水が凍る温度を0としたときの温度です。
一方、上の分子の説明を読むと、物から完全に熱を奪い去ったとき、分子の動きは止まるのではと思うはずです。
この、分子の運動が完全に停止する温度を、0とした温度を絶対温度K(ケルビン)と言います。
また、この分子運動が完全に停止する温度は-273℃とされているので、
K=℃+273という関係があります。
熱の蓄積しやすさ
たとえば、鍋の水を火にかけ沸騰させる(100℃まで温度を上げる)には、しばらく待たないといけません。
でも、フライパンをそのまま火にかけると、すぐ100℃になります。
これは、水より鉄のほうが、温度が上がりやすいからです。
この温度の上がりやすさは比熱といい、
比熱は、ある物質1gの温度を1K(℃)上げるのに必要な熱量です。
比熱が大きいということは、1℃上げるのに、大きな熱量が必要になるということなので、
比熱が高い → 熱しにくく、さめにくい
比熱が低い → 熱しやすく、さめやすい
となります。
ある物質□gを○(K)→△(K)まであげるのに必要な熱量は以下の式で求まります。
熱量 ＝ 比熱 × 質量(□) × 温度差(○ – △)
また、比熱に重量をかけたものを熱容量(熱容量 ＝ 比熱 × 質量)といいます。
熱の移動
熱は、温度が高いところから低いところに移動して、
最終的に移動した先と同じ温度になったときに、移動がとまります。
この熱の移動の仕方には3種類あり、それぞれ、伝導、対流、放射と呼びます。
①伝導
伝導は物質の内部や、2つの静止している物体の間に熱が伝わっていく現象です。
フライパンに火をつけて、全体が熱くなると同じです。
伝導により熱が伝わりやすいのは静止している物体なので、
伝導により伝わる熱が一番大きいのは固体です。
また、金属のほうが熱が伝導しやすいです。
②対流
対流は、水を沸かすと水全体があったかくなるのと同じです。
火に近いところの水があったまると、体積が大きくなり、軽くなるので、水面側に浮き上がります。
その後、火から遠くなるので、さめて沈むことで、また火元に近い位置に戻ります。
これを繰り返して、水全体の温度が均一になることが対流です。
この熱の伝わり方は、流動性がないとだめなので、固体で対流はしません。
③放射
放射は、太陽の光とか、ハロゲンヒーターなど光(電磁波)によって暖かさを感じるのと一緒です。
高い熱を持っているものは、自身から光(電磁波)を発し、周囲の物の温度を上げます。
これは、固体、液体、気体に関わらず起こります。
今日は以上です。
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