化学

5分でわかる「熱伝導性」!物質内を熱が移動するこの現象について理系ライターが解説

よぉ、桜木建二だ。今回のテーマは「熱伝導性」、物質内部を熱が伝わっていく現象。例えば、冷たい物と熱いものをくっつけておくと、どちらもぬるくなるだろう?あれは熱い物から冷たい物に熱が移動するからなんだ。

そういった「物質内の熱の移動」について理科教員を目指すR175と一緒に解説していくぞ。

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

理科教員を目指すブロガー。前職で真空設備や高温設備を扱っていた。その経験を活かし、教科書の内容を実際の現象に照らし合わせて分かりやすく解説する。

1.熱伝導性とは

image by iStockphoto

熱伝導とは物質内を熱が伝わっていく性質です。身の回りで熱伝導性が関係している現象といえば、「お湯を入れたお茶碗が徐々に熱くなっていく」とか、「冷たいジュースが入った缶を長時間握っているとぬるくなる」といった現象。

熱い物と冷たい物が触れ合うと、熱は「熱い物A→冷たい物B」に移動し、最終的に同じ温度になろうとします。熱い物ほど物質内部の運動が激しく、それが(あまり運動が激しくない)冷たい物Bに伝わっていくというもの。

2.熱の定義

2.熱の定義

image by Study-Z編集部

そもそもなぜ物は熱くなるのか?熱の定義とは?

一言でいうと物質を構成している粒子(原子or分子)が不規則に揺れ動いているからです。原子が揺れ動いている状態を人間は「熱い」と認識するもの。原子が「パチパチ」当たってくると人間がそれを感じ「熱い」として認識(熱いと痛いは似ているかもしません)。そして、手で触れない範囲の温度範囲においても「熱」を定義していったのです。

さて水を例にとって、熱運動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。このような運動を熱運動といいます。

原子が全く動かない時

ちなみに、こういった原子の運動が全くない状態がいわゆる絶対零度です。摂氏-273.15℃。原子が全く動かず、ぴたりと止まっている状態。物質はこれ以上低い温度になることはできません。

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物体がなぜ熱いのか?それは、物体を構成している原子が動いているからで、その動きが激しいほど「熱い」状態だ。

温度が高い→温かい、活発に動きたい

温度が低い→寒い、あまり動きたくない

絶対零度→寒すぎて全く動けない

ってなイメージだ。

3.熱はどうやって伝わるのか

物質内での原子の運動の激しさ=熱です。激しく動いてる物の隣にほとんど動いていない物があったらどうなるでしょうか?

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