熱の移動の停止

一般小学生

まとめ

  • 温度の異なる物体が接触した際、高い方から低い方へ熱が移動し、最終的に両者の温度が一致して移動が止まる現象。
  • 外部との熱のやり取りがない閉じた環境では、高温側が失った熱量と低温側が得た熱量は必ず等しくなる。
  • 熱量の単位には「カロリー(cal)」が用いられ、水1gの温度を1℃上げるのに必要な熱量を1カロリーと定義する。
理科温度変化熱量カロリー

解説

温度が異なる2つの物体を触れ合わせると、熱エネルギーは常に温度の高い方から低い方へと流れていきます。この移動によって、高い温度の物体は冷えていき、低い温度の物体は温まっていきます。

この熱の移動は、2つの物体の温度が全く同じになるまで続き、温度差がなくなった瞬間に停止します。この状態を「熱平衡(ねつへいこう)」と呼びます。熱が移動している間、物体がどれだけのエネルギーを受け取ったか、あるいは放出したかを表す指標が「熱量」です。一般的に、熱の出入りがない状態であれば、高温の物体が放出した熱量と、低温の物体が吸収した熱量は一致するという性質があります。

コラム

具体的な計算例を見てみましょう。65℃の熱いお湯200gと、5℃の冷たい水600gを混ぜ合わせ、最終的に20℃で安定したとします。

このとき、お湯が失った熱量は「200g × (65-20)℃ = 9000カロリー」となります。一方で、水が得た熱量は「600g × (20-5)℃ = 9000カロリー」となり、両者が完全に一致していることがわかります。このように、熱は魔法のように消えるのではなく、一方から他方へ過不足なく受け渡されるのです。

小学生のみなさんへ

あついお湯とつめたい水をまぜると、ちょうどいい温度のぬるま湯になりますね。これは、あつい方からつめたい方へ「熱」がうつったからです。

熱は、まわりの温度が同じになるまで動きつづけます。そして、温度がぴったり同じになったとき、熱の移動いどうは止まります。これを「熱の移動いどうの停止」といいます。

このとき、あついお湯が失った熱の量と、つめたい水がもらった熱の量は、かならず同じになります。熱の量は数字で表すことができ、水1gの温度を1度上げる熱のことを「1カロリー」とよびます。

ルラスタコラム

魔法まほうびんが飲み物の温度をキープできるのは、熱が外ににげないように工夫されているからです。熱の移動いどうをじゃますることで、温度が変わるのを防いでいるんですね。

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