熱(熱エネルギー)とは何か


人間は、お湯は「熱い」と感じ、氷は「冷たい」と感じます。
また、夏の空気は「熱い」と感じ、冬の空気は「冷たい」と感じます。


この「熱い」「冷たい」というのは一体どういう状態のことを指すでしょうか。


そこで今回は「熱」とは何か、ということについて説明してまいります。



「熱」とは簡単に言えば「原子や分子の運動」です。


例えば空気(窒素や酸素)や水は、原子(分子)で構成されていますが、その原子・分子が激しく運動している状態で、それに触れることで私たちは「熱い」と感じます。

逆に、原子や分子があまり運動していない状態で、そこに触れると「熱くない(冷たい)」と感じます。


熱い物体にものをくっつけると、くっつけた物体も熱をもちます。
このように熱が伝わる現象も、原子や分子の運動で説明することができます。


例えば、ヤカンをコンロで熱すると、炎の熱がヤカンや水に伝わって、ヤカンは熱くなり、水はお湯になります。

これは、運動している熱が、他の物質にぶつかることで、他の物質を運動させているためです。


また、熱を加えることで「固体」⇒「液体」⇒「気体」と状態を変えていくのも、熱による原子・分子の運動で説明ができます。


水を例にして説明します。


固体である氷は、水分子がもつ熱が少なく、ほとんど運動していない状態です。

そのため、分子同士は強く結合しており、分子はその場から動くことができません。
外部からの力が加わると、形を変えることができないため、割れてしまうのです。


氷に熱を加えると、氷が解けて液体である水になります。

これは、水分子の運動が少し増えた状態です。
水分子自身が運動するため、水分子同士の結合は若干弱くなり、水分子は位置を変えることができるようになります。
そのため、外部からの力に合わせて水は形を変えることができるのです。


水にさらに熱を加えると、気体である水蒸気になります。

これは、水分子が激しく運動している状態であり、水分子同士は結合していません。
各水分子が自由に動くため、その場にとどまることなく、どこかへ飛んでいく状態です。



以上、「熱」とは何か、ということをご紹介しました。

何か熱いものを発見した時は、「中の原子・分子が運動しているのだな」と想像してみてください。

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