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運動エネルギーと熱エネルギーについて教えてください。

物理学は門外漢です。

ただエネルギーは理論上消滅しないと思っています。

最近熱エネルギーが意外と大きいのではないかと思うようになりました。

それで、いろいろ計算方法を調べますが、全くわけがわかりません。

簡単な事例を示しますので、これで説明してもらえませんか。

100m四方の立方体に水が満タンに蓄えてあります。小さなダムと言えると思います。

この水を放水して全て流してしまうと、位置エネルギーが放出(平均高さ50m)されます。そのエネルギーがすべて水に吸収される(蒸発などは考えない)と、水の温度はどれだけ上昇するのでしょうか。

初心者にもわかるように解説してもらえませんか。

また、エネルギーの浪費がなく100%効率的に熱エネルギーが取り出せるとすれば、理論上、その温度差を利用して、上の量の水を元のダムに汲み上げることが出来る(位置エネルギー)のでしょうか。

よろしくお願いします。

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A 回答 (5件)

>>>


この水を放水して全て流してしまうと、位置エネルギーが放出(平均高さ50m)されます。そのエネルギーがすべて水に吸収される(蒸発などは考えない)と、水の温度はどれだけ上昇するのでしょうか。

恐れながら申し上げますが、
ここまでのご回答では、#4様のご回答が最も正解に近いです。
ただ、
「流れている水の流れが自然に止まることはありません。必ず水以外のものの存在が必要です。」
とありますけれども、
水自身の粘性抵抗によっても水の運動は減衰します。

整理しますと、

1.水を放出する
2.位置エネルギーは、いったん、運動エネルギーに変わる
3.運動は、他の物体との摩擦や水自身の粘性抵抗によって減速する
4.減速するにつれて、減速分が熱エネルギーに変わる


>>>
また、エネルギーの浪費がなく100%効率的に熱エネルギーが取り出せるとすれば、理論上、その温度差を利用して、上の量の水を元のダムに汲み上げることが出来る(位置エネルギー)のでしょうか。

もしも効率100%ならできますが、そういう熱機関や発電機関が理論上存在しないのでできません。
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#2、#3で0.1℃という結果が示されています。


これについて少し補足をさせていただきます。

ここでの計算は位置エネルギーがすべて熱エネルギーに変わったとしたらというものです。質問者様はこの熱をまた仕事に戻すということを考えておられますね。
でも位置エネルギーが落下によってすべて熱エネルギーに変化するというところも問題になるのです。確かに最終的には熱になるのかもしれません。でもそれがすべて水の温度上昇に使われるという前提が実現不可能です。
水の位置エネルギーは落下によって運動エネルギーに変化します。まだ熱にはなっていません。流れている水のような力学的にそろった運動をしている限りまだ熱には変わっていません。熱に変わるためにはそういうそろった運動をすべてつぶしてしまわなければいけません。流れがあればダメです。温度上昇以外の変化がない状態になるのですから水の内部での乱雑な分子運動だけにエネルギーが移っていなければいけません。これで初めて熱エネルギーになったということが出来るのです。
流れている水の流れが自然に止まることはありません。必ず水以外のものの存在が必要です。何かにぶつけて流れを止めるわけです。衝突が起こりますから相手にエネルギーが移ります。温度変化はその相手も含めた全体について考える必要があります。
水だけについて考えて0.1℃ということでしたから相手も含めればもっと小さくなります。
落下した水を水力発電のタービンを回すのに利用すれば電気エネルギーが取り出せます。この電気でお湯を沸かすと考えると熱に移るというイメージが取れるかもしれません。熱に変えるのに必要な道筋の例になります。
#2の中にある490000Jというのは発電によって得られる電気エネルギーの上限です。発電機の機械的な発電効率の問題もあります。発電機のタービンを回した後、水の流れが完全に止まってしまっているという仮定もあります。(でも発電機を回した後の水はまだ猛烈な勢いで流れていますね。一部しか電気には変わっていないことになります。)
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M kg h [m]にある水の位置エネルギー=Mgh


比熱 C=4200(J/kgK)、温度上昇ΔTとすると
CMΔT=Mgh
ΔT=gh/C=9.8×50/4200=0.1 ℃

エネルギーの浪費がなく100%効率的に熱エネルギーが取り出すことは可能
熱エネルギーを100%位置エネルギーにかえることは不可能
特に、温度の違う2つの熱源がなければ1%たりとも位置エネルギーにはかえられない。
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エネルギーがいつまでもそこに留まっていると考えるのはナンセンスです。

仕事、エネルギー、熱(物理学では熱と熱エネルギーは違います)の用語をよく理解しなければなりません。特に仕事とエネルギーについては重要です。

まず、落下についてですが、
例えば毎秒1t(1000kg)の水が落ちたとします。
重力加速度(g)を9.8ms^-2、高さ(h)を50mとすると
仕事(W)は
W=mgh=1000kg*9.8ms^-2*50m=490000J
仕事等量(J)を考えると
J=4.2J/cal
なので、
490000J/4.2(J/cal)=116667cal
したがって水温の上昇は、水の比熱1で
熱量(cal)=比熱*質量(g)*温度変化(℃)
より
温度変化(℃)=116667/(1*1000*1000g)=0.1
となります。
結局、水が1tだろうが10000tだろうが関係なく0.1℃上がるということです。
水しぶきで涼しくなったりするから、これを取り出すことは不可能だと思いますが。
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こんにちは。


エネルギーは理論上確かに消滅しません。

正確に言えば、宇宙の大きさを無限大とすれば、無限大になりますし、有限大とすれば、有限となります。そのエネルギーが、重力や核力、電磁力などによって、集まったり分散したりしているといえるでしょう。

さて、ご質問の熱エネルギーについてですが、現在SI単位系でも許されている換算系としてのcal(カロリー)を用いて計算しますと、4.2J=1calという関係になります。

つまり、位置エネルギーをJ(ジュール=N・m ニュートン・メートル)で求めれば答えが出ます。
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Q運動エネルギーが摩擦により熱エネルギーに変換させることについて

 運動エネルギーが摩擦により減少するのは、摩擦力が仕事をしたためであると思っておりました。その際に摩擦により熱が発生することはイメージできるのですが、なぜ摩擦により熱が発生するのかその理由がわかりません。
 質問1:摩擦により運動エネルギーが減少するのは、(1)摩擦力による仕事のため、(2)熱が発生するため という理解で宜しいのでしょうか?
 質問2:なぜ、摩擦により熱が発生するのかその理由がわかりません。木と木をこすり合わせても熱が発生しますよね。木の場合、こすり合わせることで細胞が分子運動をするということなのでしょうか?
 おかしな質問かもしれませんが、どうか宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

 
 
>> 摩擦で物体側のエネルギが減るのは、摩擦が負の仕事だから、物体は負の仕事をされたから減るのは当たり前。 <<

 です。力学的エネルギの最初の定義は、「力とその方向に移動した距離の積」 ですね。

     物体
     ■移動方向→
     ←摩擦力ベクトルの向き(物体基準)

向きが反対だから掛けるとマイナス。この計算は実際の現象と一致してますね。ところが床の方は、

        物体から受ける力の方向(床基準)
         →
      ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄床

マクロな視点では動いてるものが無い! 上記の「最初の定義」で示せない。そのため従来は「たぶんこうだと言うお話」を導入してました。学生が疑義を向けても「信じろ」と語気が強くなるだけでした‥‥誇張して言えばそういう事です。 その「お話」はこんな実験↓などを支えにしてました。ジュールはビール会社の御曹司だそうです。
http://physics.uoregon.edu/~courses/dlivelyb/ph205/syllabus_fig.gif

 「エネルギは絶対に収支決算が不変なはずだ」というのは熱力学の方で得られた確信なのですが、実は現在でもまだ経験則、まだ一度も破れたことのない経験則でしかないのです。上記の「予想のお話」とおなじレベルなのです。 上記の摩擦の方は、実証責任をこっちの方に任せただけの状況です。 現在は摩擦の実態が原子レベルで観察できるようになりましたが、そこでもエネルギ保存則の反証は見あたらないようです。

なので、

>> 減少した移動物体のエネルギが、結局は力学的エネルギは保存されていると説明されてもなかなか理解できません。 <<

 こう言われても正直どうしようもないです。「今のところ破れたことはありませんので‥」と歯切れ悪く言うしかないです。
( こう仮定すれば保存則が成り立つ、という仮定はあるんですが、その仮定の立証が‥という責任先送り状態です。)


>> ここでの熱エネルギは、摩擦による負の仕事全てが変換したのか一部か?

 エネルギの変遷は熱が主ですが全てではありません、「長男一子相伝」みたいに熱だけになるのではありません。例えば熱と化学変化が共に可能な状況なら両方の変化が起きます。金属結合は当たり前に起きます。金属の棒が曲がりっ放しになるようなミクロな組織の永久変形の形にもなり得ます。表面が削りはがれる永久変形もあります。電気エネルギにもなるのは摩擦電気の文字の通りです。固体では分子原子は動き回れず多くの場合なにがしかの微細な結晶構造になってます、よく「この前の大地震の前に岩盤が割れた光が見えた」とか噂話がありますが、結晶は壊れるときそれなりに光を出します、氷砂糖での実験などは定番です。
http://www.geocities.jp/take_sh2002/jikkenn/easy/koori.htm
http://portal.nifty.com/koneta05/09/10/02/
意外性を追うと切りがないですね。
( 摩擦で何に変わるかの話と、熱力学的エントロピの話(巡り巡って最後はすべて熱平衡へ‥という説話)を混同しないでください。)


>> 熱エネルギになる場合は、摩擦面の原子運動が大きくなり、運動物体からのエネルギの一部が変換したものでしょうか? <<

 ( 化学変化などのエネルギ放出源が無いものとして) その通りです。エネルギ保存則が破れてなければ熱になるエネルギの源は運動物体由来しかありません。ただ、分子や原子の何がどうなるのかの詳細はくどい話が必要ですが、振動になります。個々の原子がブルブル揺れてるようなイメージでお考え下さい。



 余談;
物理学を独学されてるとのこと、頑張ってください。摩擦つながりでこんなQ&Aもあります。
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=1822250
学習は、細大漏らさず緻密に後略しようと思わず、ある程度ラフに進んでは戻りを繰り返すのが良いです。細部にこだわって停滞すると熱を失うきっかけにもなりますので。 さらりと過ごしてる所をほじくると実は底無しだったというのが至る所にありますんで、それ全部を埋めつつ進むのは無謀ですから。実際、理系の学生は追われまくって飛び石で進んでまして、骨組みがしっかり落ち着いて肉が付いて来るのは歳を経てからです。これはどの分野でもそうです。モノにするには長く興味を持ち続けること(熟成期間)が必要です。
 
 

 
 
>> 摩擦で物体側のエネルギが減るのは、摩擦が負の仕事だから、物体は負の仕事をされたから減るのは当たり前。 <<

 です。力学的エネルギの最初の定義は、「力とその方向に移動した距離の積」 ですね。

     物体
     ■移動方向→
     ←摩擦力ベクトルの向き(物体基準)

向きが反対だから掛けるとマイナス。この計算は実際の現象と一致してますね。ところが床の方は、

        物体から受ける力の方向(床基準)
         →
      ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄...続きを読む

Q熱エネルギーから運動エネルギーに変えて利用する日常的なものを 教えてく

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Aベストアンサー

再びお邪魔します。

お盆のときに仏壇の前に飾る「回り灯籠」(まわりどうろう)は、とうろうの中にある筒の内部で、電球の熱で暖められて軽くなった空気が上昇することを利用して筒が回るという、風車みたいな構造になっています。

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Q検量線

検量線とはどういったものなのか?
検量線を引くとはどういったことをすればいいのかおしえてください。

Aベストアンサー

masazo27さんの2番煎じとなりますが、改めて説明を試みたいと思います。
検量線を引くとは、測定器の固有差を見極め、その固有差を見極めた上で、未知試料について正確な測定を行うことを目的にしています。
例えば、ある水溶液中の砂糖の濃度を知ることが目的であるとします。砂糖の濃度を知ることが目的の検量線とは、砂糖0.1g、0.2g、0.3gをそれぞれ1Lの水に溶かし(あらかじめ濃度が既知の試料を作成し)、それを測定器にかけ、測定器の指示値を記録します。それを、横軸を濃度、縦軸を指示値にとったグラフ用紙に記入し、直線なり曲線で結びます(直線か、曲線かは理論的なものに依存します)。こうしてできたラインが検量線です。この検量線により、測定器の実際の指示値から濃度を推定できるようになります。ただし、検量線は濃度0.1~0.3g/Lの間で作成したので、その検量線の有効性もその間と言わざるを得ません。検量線から推定して1.5g/Lとでた場合には、その値の信憑性は低いと言わざるを得ないでしょう。その際は、O,1.0,2.0g/Lの既知試料等で検量線を引き直す必要があると思います。

masazo27さんの2番煎じとなりますが、改めて説明を試みたいと思います。
検量線を引くとは、測定器の固有差を見極め、その固有差を見極めた上で、未知試料について正確な測定を行うことを目的にしています。
例えば、ある水溶液中の砂糖の濃度を知ることが目的であるとします。砂糖の濃度を知ることが目的の検量線とは、砂糖0.1g、0.2g、0.3gをそれぞれ1Lの水に溶かし(あらかじめ濃度が既知の試料を作成し)、それを測定器にかけ、測定器の指示値を記録します。それを、横軸を濃度、縦軸を指示値にとったグラ...続きを読む

Q熱の正体は分子の振動、ではそのエネルギーの正体は?

 熱の正体は、分子の振動!よく解りました。
では、分子を振動させるエネルギーの正体とは
一体なんなのでしょうか?分子が振動させるた
めには、どのような作用が働くのでしょうか?
エネルギーって、言葉自体が漠然としていませ
んか?イメージ出来ません。ぜひ又、ご教示を!

Aベストアンサー

エネルギーというのは、簡単に言うと”潜在能力”といっていいと思います。つまり、「エネルギーが在る」とは、「何かをし得る能力が在る」と翻訳できると思います。でも、直感的には「何かをする」には「何らかの力が働く」と考えるのが普通でしょうね。

で、おたずねの件の「分子を振動させる作用」ですが、このように考えたらどうでしょう?

化学結合している2原子分子、A-Bが真空中に在るとします。イメージ的には、バネでつながった2つの球を考えて下さい。
このままでは、振動は”しない”はずで、A-B 間の距離も変化しないでしょう(原子は大きいので、零点振動は無視しますね)。この時のA-B 間の相対位置を基準位置とします。この分子にとっては、この相対位置が安定なのです。

この分子が振動するには、何らかの力が必要です。叩いてもいいし、どうにかして分子中の電子分布を変化させてもいい。そのような何らかの力によって初速度?をもった分子は、”基準位置に戻ろう”とします。つまり、分子は何らかの力を受けたため安定でなくなり、”安定になろうとする能力”、すなわち”エネルギー”を受けたことになります。あとは振り子の場合と同じで、「運動エネルギー」と「位置エネルギー」の交換が起き続けることになります。これが振動の原理ということになります。まあ、巨視的な振動と基本的には同じですね。

最初の初速度は何によってもたらされたのかは、たぶん宇宙誕生と関わりが在ることなのでしょうね。そちらは専門ではないので、代わりにこのような分子の振動が変化する場合はどういう場合かついて2つ述べましょう。

まず一つは、atsuotaさんと同じく、分子間の衝突が上げられますね。

もう一つは、光(=電磁波;分子の振動に対しては、赤外線)によるものです。これは、分子が荷電粒子(電子・陽子)の集合体であるためで、それらと電磁波における”(振動)電場”とが相互作用します。

エネルギーというのは、簡単に言うと”潜在能力”といっていいと思います。つまり、「エネルギーが在る」とは、「何かをし得る能力が在る」と翻訳できると思います。でも、直感的には「何かをする」には「何らかの力が働く」と考えるのが普通でしょうね。

で、おたずねの件の「分子を振動させる作用」ですが、このように考えたらどうでしょう?

化学結合している2原子分子、A-Bが真空中に在るとします。イメージ的には、バネでつながった2つの球を考えて下さい。
このままでは、振動は”しない”はずで、A...続きを読む

Qエネルギーが高いと不安定?

受験時代はこのことを当たり前のように思っていましたが、改めて考えてみると、どうも納得がいきません。この間の授業で先生が「エネルギーの高い分子は不安定だから・・・」とおっしゃったので何でだろうと思いました。
エネルギーが高いものは高いもので存在しているんだから不安定も何もないんじゃないのかって思うのですがおかしいでしょうか。よくエネルギー図などで説明されるのですが、そもそも活性化エネルギーというものが何で存在するのかもわかりませんし、なんだか受験時代に覚えさせられたことにうまく言いくるめられているようで変な気分です。
具体的な理由があれば教えてください。

Aベストアンサー

 これは化学にも物理にも通用する法則です。何故エネルギーの低い状態が安定なのかは誰にも分っていません。ただそれに反する現象がないからそれは一応の真実とされています。科学における真理は常にそうなのです。それは科学では演繹でしか証明できないのでやむを得ないのです。熱力学第二法則も同じですね。

Q位置エネルギ と 熱エネルギ の変換

中学生の娘から質問されて困っています。
最近、理科の授業でエネルギについて勉強しているようです。

位置エネルギや電気エネルギ運動エネルギなどですが、それらを変換している現象や機械で、具体的にどのようなものがあるのかという問題です。

今回質問したいのは、タイトルの「位置エネルギ」と「熱エネルギ」を”直接”変換している現象についてです。

位置エネルギを運動エネルギに変換して、さらに熱エネルギに変換するということであれば、たとえば、滑り台を滑ったときにお尻をこすって摩擦で発熱するなど、結構考えられます。 が、運動エネルギなど、別のエネルギを介さないで直接変換するとなると、今のところ思いつきません。

何か、ありますか? もし、思いついたら宜しくお願いします。

Aベストアンサー

例に挙げられたブレーキをかけながら下るという事例は、位置エネルギーと熱エネルギーの直接変換の事例と考えることは出来ませんか。

動き出したところでブレーキを強めて、速度が変わらないように調整すると言うことを考えてみてください。速度が変わらない以上、運動エネルギーは変わっていません。その一方、ブレーキでは熱が発生しています。

最後に減速する時点で、運動エネルギーが熱に変わっていますね。

そもそも、熱エネルギーの実体は分子レベルの運動エネルギーなので、運動エネルギーが間に入るとか入らないかを悩むこと自体が不毛ですが。

Qエクセルで計算すると2.43E-19などと表示される。Eとは何ですか?

よろしくお願いします。
エクセルの回帰分析をすると有意水準で2.43E-19などと表示されますが
Eとは何でしょうか?

また、回帰分析の数字の意味が良く分からないのですが、
皆さんは独学されましたか?それとも講座などをうけたのでしょうか?

回帰分析でR2(決定係数)しかみていないのですが
どうすれば回帰分析が分かるようになるのでしょうか?
本を読んだのですがいまいち難しくて分かりません。
教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるための指数表記のことですよ。
・よって、『2.43E-19』とは?
 2.43×1/(10の19乗)で、
 2.43×1/10000000000000000000となり、
 2.43×0.0000000000000000001だから、
 0.000000000000000000243という数値を意味します。

補足:
・E+数値は 10、100、1000 という大きい数を表します。
・E-数値は 0.1、0.01、0.001 という小さい数を表します。
・数学では『2.43×10』の次に、小さい数字で上に『19』と表示します。→http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%8C%87%E6%95%B0%E8%A1%A8%E8%A8%98
・最後に『回帰分析』とは何?下の『参考URL』をどうぞ。→『数学』カテゴリで質問してみては?

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%9E%E5%B8%B0%E5%88%86%E6%9E%90

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるた...続きを読む

Q二酸化硫黄 SO2 の構造について

SO2 は配位結合が関係している、と聞いたのですが、どのような構造
になりますか?SO2は配位結合が関係していて、折れ線形で、極性分子だと聞きました。どういうことか、さっぱりわかりません。
すみませんが、詳しく教えてください。

Aベストアンサー

SO2 の電子式は以下のようになります(MSゴシックなどの等幅フォントで見てください)。

 ‥  ‥  ‥
:O::S::O:   電子式(a)

 ‥  ‥ ‥
:O::S:O:    電子式(b)
      ‥

価標を使って結合を表すと、構造式はそれぞれ

 ‥ ‥ ‥
:O=S=O:   電子式(a)に対応する構造式

 ‥ ‥ ‥
:O=S→O:   電子式(b)に対応する構造式
     ‥

のようになります。

構造式で書くと明らかなように、電子式(a)では、SとOの間の結合は両方とも二重結合になっていて、配位結合はありません。それに対して、電子式(b)では、片方のSO結合は二重結合ですが、他方の結合が配位結合になっています。

電子式(a)と電子式(b)のどちらが正しいのか?については、少し難しい話になるのですけど、#1さんのリンク先にあるウィキペディアの解説によると、
・二酸化硫黄 SO2 の電子式は配位結合を使わないで電子式(a)のように書くのがよい
・オゾン O3 の構造式は配位結合を使ってO=O→Oのように書くのがよい
ということになります。

「電子対反発則」を使うと、SO2分子が折れ線形になることを、SO2の電子式から説明できます。電子対反発則についての簡単な説明は、ネット検索ですぐに見つかると思います。電子対反発則にそれほど精通しなくても、
・H2Oの電子式から、H2O分子が折れ線形になることを説明できる
・CO2の電子式から、CO2分子が直線形になることを説明できる
ようになれば、SO2分子が折れ線形になることを、電子対反発則から説明できるようになります。

SO2が極性分子になることは、「二酸化炭素 CO2 が極性分子に“ならない”こと」が理解できれば、これらの分子の形から簡単に分かると思います。

SO2 の電子式は以下のようになります(MSゴシックなどの等幅フォントで見てください)。

 ‥  ‥  ‥
:O::S::O:   電子式(a)

 ‥  ‥ ‥
:O::S:O:    電子式(b)
      ‥

価標を使って結合を表すと、構造式はそれぞれ

 ‥ ‥ ‥
:O=S=O:   電子式(a)に対応する構造式

 ‥ ‥ ‥
:O=S→O:   電子式(b)に対応する構造式
     ‥

のようになります。

構造式で書くと明らかなように、電子式(a)では、SとOの間の結合は両方とも...続きを読む

Q衝突エネルギーは何に変換される?

車などの物体が壁に衝突すると運動エネルギーが0になります。一般的にエネルギーは光や音、熱、振動、電気などに変換されますが、この場合、何に変換されるのでしょうか。

Aベストアンサー

車が衝突すれば車は壊れます。
壊れるというのは変形が起こっているということです。

エネルギーの使われ方で一番大きいのは「変形に使われた」ということでしょう。

割り箸に力を入れてポキンと2つに折ったとします。
音がします。でもポキンという音を立てるのに一番たくさんエネルギーが使われたということはないでしょう。(音がしたというのは破壊に伴って生じた物体の素材の振動が空気振動に変わって外部に伝わってきたということです。)
やはり、2つに折るという変形に一番エネルギーが使われているでしょうね。
変形の細部でどのようにエネルギーが使われたのかは分かりません。
でも変形に必要なエネルギーはくっついているものを引き離すのに必要なエネルギーに近い性質のものだとしてもいいのではないでしょうか。そうであればすべてが熱になってしまうと言うのは少し飛びすぎているように思います。
塑性変形や破壊の場合のエネルギーの行き先は?
最終的に熱に行ってしまうというのは、話が難しいから途中をすっ飛ばしてしまったという内容であるように思います。難しいから「熱に行ってしまった」と言うのであれば、現象に則して「破壊や変形に使われた」と言ってもいいのではないでしょうか。

壊れた車の部品が衝突後どういう風な存在の仕方をするかは分かりません。
その場にそのままあるのか、離れたところに飛び散っているのか、いろいろでしょう。
一旦運動エネルギーになった後、熱になっていると言えるかもしれません。
でも屋根の上に飛び上がっている部品もあるかもしれません。
この場合は明らかに行き先は熱だけではありません。
変形もエネルギーの低い方向へ起こっている変化だけであるとは限りません。

「衝突の時に持っていたエネルギーの行き先は?」という問いではこういう具体的な部品の存在の仕方まで問題にしているのではありませんね。そうだとすればもっと短期的な見方をしているはずです。
音も最終的には熱に変わってしまっているはずだというのであれば考えている時間のスケールが変わってしまっています。音が出たという表現と同じような時間スケールで力学的エネルギーの行き先を考えるのが混乱しなくていいのではないでしょうか。

車が衝突すれば車は壊れます。
壊れるというのは変形が起こっているということです。

エネルギーの使われ方で一番大きいのは「変形に使われた」ということでしょう。

割り箸に力を入れてポキンと2つに折ったとします。
音がします。でもポキンという音を立てるのに一番たくさんエネルギーが使われたということはないでしょう。(音がしたというのは破壊に伴って生じた物体の素材の振動が空気振動に変わって外部に伝わってきたということです。)
やはり、2つに折るという変形に一番エネルギーが使われているで...続きを読む


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