大気圏再突入モジュールが高温になるのは摩擦熱?

大気圏再突入時にカプセルやシャトルが高温になるのは摩擦熱なのか?断熱圧縮なのか? その断熱圧縮の正体は?
23

物理的に正確な表現をするならば、冒頭の
「未だに大気圏への再突入時の高温現象を摩擦だと思っている人の方が圧倒的に多いと思う」は間違いで、「再突入時の高温現象を、大気と再突入モジュール間の摩擦だと思っている人の方が圧倒的に多いと思う」が正解。

断熱圧縮は大気同志の摩擦により温度が上がっている。

ほなね爺 @honane

今週の視聴者センター週報便り:『ガンダムGのレコンギスタ』で「機体が大気圏突入時に摩擦熱で燃える」と言っていたが「摩擦熱」ではなく「断熱圧縮」ですって投書が来た。「SFアニメに携わるスタッフが断熱圧縮を知らないのには驚いた」とも。(@_@;)恐れ入りました。失礼しました。ほなね。

2014-11-13 14:48:04
田中公夫(Tanaka Kimio) @ktanaka1999

未だに大気圏への再突入時の高温現象を摩擦だと思っている人の方が圧倒的に多いと思う。 ただ今は小学校でも空気入れを使って断熱圧縮の実験をやっていると子供から教えてもらった。

2014-11-14 05:33:57
田中公夫(Tanaka Kimio) @ktanaka1999

大気圏再突入時の対地速度は、時速3万キロ以上。コレをゼロにまで減速しなければならないが、再突入用の燃料は無く減速には大気との摩擦を利用する。 その際、再突入モジュールの進行方向に猛烈な力(速度)で大気が圧縮された壁ができ断熱圧縮により高温になる。

2014-11-14 06:09:08
田中公夫(Tanaka Kimio) @ktanaka1999

RT @ng_ps_ura ファーストどころか逆シャアでも言われていますね。 "@GoITO: これなんで「摩擦熱」だと思い込まれているのだろう。 原因の一つを見つけました。 三省堂大辞林「熱の壁」の説明 weblio.jp/content/%E7%86…

2014-11-14 06:33:07
田中公夫(Tanaka Kimio) @ktanaka1999

どうも国語辞典が「熱の壁」を摩擦熱と誤って紹介している元凶か? goo は小学館提供の『デジタル大辞泉』 ow.ly/Ef6Dg 超音速で飛ぶ飛行機の、空気との摩擦熱に耐えうる速度の限界

2014-11-14 09:42:21
カツキ☂立派なマダオ @manjyukatsuki

@ktanaka1999 えっ何が違うですか。摩擦熱も断熱圧縮によるの熱上昇も同じような現象だと思いますが

2014-11-14 11:38:52
田中公夫(Tanaka Kimio) @ktanaka1999

.@manjyukatsuki 自転車の手押し空気入れを使ったことありますか? 空気は圧縮されるとエネルギーがぐっと凝縮されて熱くなるのが断熱圧縮です。 まぁ、色々ググっていただくと実験映像とか見つかります。

2014-11-14 12:17:54
カツキ☂立派なマダオ @manjyukatsuki

@ktanaka1999 こう言いましょう。小規模で見れば、摩擦熱自体が断熱圧縮ですよ。摩擦するとき、ものの粒子の間の空間が圧縮され、電磁斥力が熱となった。断熱圧縮で熱が上がったのも同じような現象ですよ。

2014-11-14 12:24:21
田中公夫(Tanaka Kimio) @ktanaka1999

.@manjyukatsuki 物性、物理の話と工学は区別した方が良いと考えます。 この話題は、摩擦係数でくくれる工学分野の話ですね。

2014-11-14 12:51:51
カツキ☂立派なマダオ @manjyukatsuki

@ktanaka1999 いえ、そういうふうに区別するような話ではないと思います。あくまで物理学です。摩擦熱はあらゆる領域でよく使われる巨視的現象です。一方、断熱圧縮は熱の増減を描く理論です。可比較性はあまりないと思います。ま、断熱圧縮によって増えた熱自体が摩擦熱だと思います

2014-11-14 13:04:45
田中公夫(Tanaka Kimio) @ktanaka1999

.@manjyukatsuki 私は物理の専門ではありませんが、やはり摩擦の中に断熱圧縮を含むと、断熱膨張の時に熱が奪われる現象を概念的に説明しにくいと思います。 断熱膨張を摩擦で説明するにはどうするのですか?

2014-11-14 13:14:11
カツキ☂立派なマダオ @manjyukatsuki

@ktanaka1999 話が長くなりそう。それは「熱自体は何か」に触れなければなりませんね。最初から説明したほうがいいですか(;・∀・) 強調したいのは、断熱過程=摩擦と言ったわけではなく、ただ断熱圧縮で得た熱は実際摩擦熱だと考えられます。だから、断熱膨張はまた別な話です。

2014-11-14 13:20:42
カツキ☂立派なマダオ @manjyukatsuki

@ktanaka1999 断熱圧縮のとき、空間が縮み、粒子間の電磁斥力によって、粒子のエネルギーが増えた。その増えたエネルギーの一部は熱という形態で観測されます。この現象自体は摩擦熱です。断熱膨張のとき、逆パターンです。

2014-11-14 13:31:30
カツキ☂立派なマダオ @manjyukatsuki

@ktanaka1999 断熱過程だから、系統内のエネルギーは外に逃げることなく、単に電磁エネルギーと熱の間に変換されてます。

2014-11-14 13:31:33
田中公夫(Tanaka Kimio) @ktanaka1999

@manjyukatsuki 強調したいのは、ただ断熱圧縮で得た熱は実際摩擦熱だと考えられます。 このご主張そのものは物理的に納得できますが、工学的には分けて考えたいと言うのが私の主張です。

2014-11-14 13:27:54
カツキ☂立派なマダオ @manjyukatsuki

@ktanaka1999 実際、工学も同じ物理を勉強するはずなんですが、その違いはよく分かりませんねw

2014-11-14 13:33:58
カツキ☂立派なマダオ @manjyukatsuki

@ktanaka1999 あ、ふっと思ましたが、話が噛み合わないのは、たぶん摩擦に対する見方が違うせいかな。一般的に、摩擦ってのは物体が接触して相対運動するときの現象だと思われますね。物理学では、もっと根本的な現象をもいえるから、たぶんそれで違和感を感じられたかなw

2014-11-14 13:49:14
田中公夫(Tanaka Kimio) @ktanaka1999

.@manjyukatsuki 一般的に、摩擦ってのは物体が接触して相対運動するときの現象だと思われますね。 そうです。ですから物性では無く、摩擦係数、抵抗係数と言った工学的な解釈だと主張しています。

2014-11-14 15:57:58
田中公夫(Tanaka Kimio) @ktanaka1999

.@manjyukatsuki ブラウン運動の縮小による熱価の上昇を摩擦熱と解釈するのが物理的に正しいとしても、工学的な解釈では自身の摩擦により熱価が上がったとは考えないと思います。

2014-11-14 16:05:28
カツキ☂立派なマダオ @manjyukatsuki

大気圏突入するときの発熱は断熱圧縮によるものか、摩擦によるものか、ちょっとした説明です。本気で説明すると、すごい長くなる気がするので、ずいぶん省略しました。もちろん、ぼくは物理学専攻ではないので、正確性は保障できませんが、一応参考まで pic.twitter.com/emdXavRdw6

2014-11-14 14:40:50
拡大
田中公夫(Tanaka Kimio) @ktanaka1999

.@manjyukatsuki 摩擦の対象となる主語が違うと言う事で、同意です。

2014-11-14 16:14:37
カツキ☂立派なマダオ @manjyukatsuki

@ktanaka1999 つまり言葉の定義が違うによっての誤解というべきかなと思います。あと、物理問題を研究するときはいつも扱いやすい理論を使ったほうがいいです。亜光速運動を無理やりニュートン力学で描写しても偏差がでるだけですねw

2014-11-14 16:15:50

コメント

ネヨ筑摩屋松坊堂 @chikumaya 2014年11月14日
対流圏まで降りてくると冷える理由が未だに分からない.パラシュート使えるから? 成層圏ではパラシュート使えないってこと?
0
冷たい熱湯 @Tuny1028 2014年11月14日
下手すると「空気との摩擦」という表現がもう間違ってるのかも知れない。物体は空気と擦れ合ってると言うよりはむしろ空気を押しのけてるわけだから
1
デュアルハート @haniwaras 2014年11月14日
おいおい、ガンダムは科学番組じゃないよ? 初代当時の視聴者に断熱圧縮なんて言っても通じないよ・・・ 今はネットが有るから調べる気になれば調べられるけどね ガンダム界隈ではさんざん言われてることを今更指摘されても知ってますが?それがなにか問題でも? としか・・・
5
kartis56 @kartis56 2014年11月14日
些細ですが同志ではなく、同士ですね
0
きゃっつ(Kats)⊿ @grayengineer 2014年11月14日
ヤマトの時代は一種の遊び的な意味で、ジョークっぽくそういうツッコミをしていたのが、最近はガチでクレーム入れるような人がいるっていうのが時代の違いなのかな。柳田理科雄さんの空想科学読本みたいに、ネタとして楽しむほうがみんな幸せだと思うよ
1
kartis56 @kartis56 2014年11月14日
それはそれとして、断熱膨張での温度低下が説明できてないような。
0
MaliS @MaliSNacht 2014年11月15日
しかし、こんなこと富野監督に言ったら、「あの時代の人間がそんな知識持ってるわけねぇだろ!ちょっとは考えろ!」とかって逆に怒られそう(^^;)
5
Shouji Ebisawa @Ebi_floridus 2014年11月15日
やはり摩擦だけで温度が上がる現象を説明するのは、無理があるようです。具体的には、ボイル・シャルルの法則の解釈の部分で。 http://www.daido-it.ac.jp/~harashin/pdf/note/07kiso1_note11.pdf それよりも、大気圏突入時に赤くなる現象のほうが不可解なので
0
thx4311@平壌運転 @thx_4311 2014年11月15日
もう「恥ずかしがり屋さんだから、大気圏突入みたいな目立つことをして注目を浴び赤くなっている」でいいんじゃないかな?その説明を聞いたを諸兄は「それは、よござんしたね‥」と受け流す度量というものを持っていただきたい (u_u)ノ
0
mnianzinno @mnianzinno 2014年11月15日
超音速で進む物体があると、空気が脇に逃げられない(空気は音速でしか動けない)んで、閉じ込められたのと同じ状況になって、断熱圧縮が起きるってことですかね。
1
Heyw65kZ4RiU @29zgJQepexzZ 2014年11月15日
断熱圧縮(膨張)は理想気体でも起こるので、気体粒子同士の摩擦は別に関係なかったりする。発熱量を正確に計算するためには粒子同士の相互作用は大事だけど
2
nekosencho @Neko_Sencho 2014年11月16日
「減速されたぶんのエネルギーが熱に転換される」でどうよ?
0
thx4311@平壌運転 @thx_4311 2014年11月17日
「大気圏突入時に赤くなる現象のほうが不可解なので」志村ぁ!溶鉱炉から流れだす銑鉄!銑鉄!赤い(つーかオレンジ色に近いか)でしょ?温度高いから‥猟奇風味で言えば尻に押し当てられるコークスで真っ赤に焼かれた焼きごてが赤いようなものかな‥
0
つっしー @tsmer 2014年11月17日
物理と工学で見方が異なる、というのは違和感ありますね。物理でも断熱膨張は断熱膨張です。それを微視的に見るかどうかはまた別かと。
0
つっしー @tsmer 2014年11月17日
ちなみに断熱圧縮で温度が上がるのは、気体の構成分子同士の摩擦熱ではなく、外部から受ける仕事によって内部エネルギーが増加するためです。
1