熱とは?

熱とは?

(ねつ、heat)は、物質を構成している成分(分子)が動くことで発生します。

温度が高くなればなるほど、分子が活発に動くことでその物質が高温となります。

反対に温度が低い状態とは、分子の活動が活発ではない状態です。

しかし、構成している分子は移動できないが、なぜ熱は物質間を移動できるのか?という疑問が湧いてきます。

温度が高いということは、分子運動が激しい(分子一個一個の運動が速い)ということです。逆に温度が低いということは分子運動がゆっくりしているということです。

熱の移動は、運動量が多い分子を持つ物質(高い温度のもの)が低温の物質と接触した場合、速い分子が低温側の物質に衝突して物質の壁を揺らします。その揺れた壁にぶつかった遅い分子は加速されることで温度上昇が起こります。

分子が非常に活発になりやすいもの(金属や)や分子が活発になりにくいもの(紙やプラスチック等)がありますが、これは高温のものから低温のものへの熱移動がしやすいものとしにくいものがあり、物質が持っている特性(熱伝導率)の違いによります。

 

分子運動による発熱

 

 

身近な熱の発生元

名称
発熱材料
発熱原理
電子レンジ 電磁波
(2.45GHzマイクロ波)
水は 2.45 GHz のマイクロ波をよく吸収する特性を利用して、2.45 GHz のマイクロ波が照射されると、物に含まれる水分子が振動エネルギーを吸収して振動を始め、水分が蒸発することになる。この熱により物を温めることが出来る
太陽光 電磁波
(赤外線)
太陽光に含まれている赤外線が物質に当たると、赤外線が物質の分子を振動させてることで熱が発生する
夏と冬の違いは、太陽からの光線が直角に近い状態で当たる(夏)か、斜めに当たる(冬)かによって温度上昇がことなる
空気入れ 圧縮空気 空気が圧縮されると、空気の分子が狭い範囲で動く事となるため、発熱をおこす
摩擦 摩擦熱 物と物が擦れると、運動エネルギーが熱エネルギーへと変換する。この現象を使用している代表例として、自動車等のブレーキに使用されている
電気 抵抗による発熱 電気自体は熱がないが、電線などを通る際に抵抗があると、運動エネルギーが熱エネルギーに変換されることで発熱。身近なものとして、電気ヒーターや白熱灯などがある