物理学

もう迷わない「熱と温度」!違いを理系ライターがわかりやすく解説

よぉ、桜木建二だ。今回は「熱」と「温度」に関する内容だ。

温かいと冷たいの表現は2通りある。
温かい→熱をたくさん持っている、温度が高い
冷たい→熱をあまり持っていない、温度が低い

このように「熱」でも「温度」表せるな。しかし、物理学や熱力学では「熱」と「温度」は別物。この記事ではこの両者の微妙なニュアンスの違いを区別できるよう理系ライターのR175と解説していくぞ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

R175

ライター/R175

関西のとある理系国立大出身。エンジニアの経験があり、身近な現象と理科の教科書の内容をむずびつけるのが趣味。教科書の内容をかみ砕いて説明していく。

1.「熱」と「温度」の違いを一言でいうと

image by iStockphoto

一言で表すなら、「合計」か「平均」の違い。

熱:物質のエネルギー合計
温度:エネルギーの物質内平均

すべての物質は振動するなどして「エネルギー」を持っています。熱は物質内のエネルギーの合計。物体のすみずみのエネルギーすべて足し合わせますので、大きい物体は「熱」が大きくなりがち。

一方、「温度」は「物質内に平均してどれくらいエネルギーが分布しているか」の指標。直感的な「熱さ」はこっちですね。

2.熱や温度の源~「物質のエネルギー」~

絶対零度という特殊な状況を除けば、どんな物質も何かしら「エネルギー」を持っています。

それは、分子運動(あるいは原子運動)をしているから。実は物体を拡大していくと、微妙に振動しています。

2-1.分子運動

2-1.分子運動

image by Study-Z編集部

どんな物体も拡大に拡大を繰り返していき、0.1nm程度の尺度で見ると、分子or原子が見えてきます。

よく観察してみると、この原子or分子が揺れ動いているもの

水を例にとって、その様子を観察してみましょう。H2O分子ではHとOが近づいたり離れたり(振動)、回転したり、HとOの間の角度が変わったりします。こうやって不規則に揺れ動いている原子たちの運動エネルギー=熱エネルギーであり、運動が激しければ激しいほど「熱い」のです。

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