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小野仁 @yukikazemaru
http://t.co/QhxIs2ZC イメージで語る熱力学 その1 <<唐突に続きをはじめてみる。 #イメージで語る熱力学 いや別に、Mk.3中戦車まで遠くて心が折れそうだから、というわけではありませんよ?
小野仁 @yukikazemaru
前回のおさらい。「空気(に限らず気体)ってのは、気が遠くなるほど沢山の粒子のこと」で、圧力ってのは、その、「たくさんの粒子が何かの物体にぶつかるときにその物体に及ぼすときの力のことをいうと。」    #イメージで語る熱力学  
小野仁 @yukikazemaru
さて、次にでてくるのは、温度(気温)。これは、なにかというと、気体(ガス)を構成する粒子がどれだけ激しく運動しているかを示す数字。温度が高ければ、粒子の運動が激しい、つまり、ぶっとんでる速度が速いということ(※プラズマは考慮外)    #イメージで語る熱力学  
小野仁 @yukikazemaru
でぇ、ここで思い出して欲しいのが、圧力。圧力ってのは、気体(ガス)を構成する粒子が、物体に当ったときの衝撃によるものだったことをおもいだして欲しい。    #イメージで語る熱力学
小野仁 @yukikazemaru
当然、粒子の速度が高ければ、圧力は高くなる。そして、温度は、粒子の速度が高いことを示す……この二つのことから導き出される結論は、「温度が高い=圧力が高い」(※但し書きつき)ということ。  #イメージで語る熱力学
小野仁 @yukikazemaru
”「温度が高い=圧力が高い」(※但し書きつき)” と但し書きが付くのは、数の問題。いくら速度が速いものが衝突したところで一個だけじゃ大した衝撃にならない。まあ、気体(ガス)の粒子が一個だけという状況は非常に特殊なので、考慮に入れる必要はありませんが。  #イメージで語る熱力学
小野仁 @yukikazemaru
粒子が一個極端な例を持ち出さなくとも、100個と90個では粒子が物体に与える衝撃の合計、つまり圧力が充分に変わってくることは確定的に明らか。同じ速度の粒子なら、数が100個の方が圧力が高い。つまり、同じ温度でも、粒子の数が多いほうが圧力が高い。   #イメージで語る熱力学
小野仁 @yukikazemaru
ここで、発想を逆転させる。「同じ温度で圧力を高くするにはどするのか?」。簡単ですね。空気の粒子の数を増やせばよい。以前にペットボトルのたとえを出したけど、狭いところに、より沢山の粒子を閉じ込めれば、同じ温度でも圧力は高くなる。      #イメージで語る熱力学
小野仁 @yukikazemaru
さらに言い方をかえれば、「同じ温度ならば、圧力が高いというのは粒子の数が多い。」 ということ。ここで、さらに、”体積”という言葉を持ち出す。  #イメージで語る熱力学
小野仁 @yukikazemaru
ま、体積については、説明はいらんとおもう。空間を勝手に仕切って、その中身の大きさの指標ね。1リットルのペットボトルの中が、『大体1リットルという体積』ということ。これではトートロジーか    #イメージで語る熱力学
小野仁 @yukikazemaru
でまあ、一定の体積の気体(ガス)ちうモノをイメージして欲しい。何のことは無い、ふたを閉めたペットボトルでも、密封した薬缶でも良い。中の気体が逃げられないようになっている状態になっていれば良い。  #イメージで語る熱力学
小野仁 @yukikazemaru
この薬缶やペットボトルは変形しないものとして欲しい。ペットボトルは無理があるかも知れんので、薬缶のみでも良い。密封したので、中の気体は逃げないということで。気体が逃げないということは、粒子の数が変わらないということ。  #イメージで語る熱力学
小野仁 @yukikazemaru
密封された薬缶を火にかける。薬缶の中はどうなるかというと、温度が上がる、つまり、粒子の速度があがる。そのことを確かめたければ、小さい穴を開けてみれば良い。そこから、速度の上がった粒子が噴出してくるから。 #イメージで語る熱力学
小野仁 @yukikazemaru
薬缶の中身が気体だけだと、危険なので、家庭では行ってはいけない。が、普通にお湯を沸かすときに実験できる。ただし、薬缶から噴出してくる気体は高温になっているので、確認するときは、何らかの工夫が必要だけど。  #イメージで語る熱力学
小野仁 @yukikazemaru
本日はここまで。温度が高いということは気体(ガス)の粒子の運動速度が高いことである、というのが今日のまとめ。 また、一行で済むないようだった。  #イメージで語る熱力学

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