これからの季節に親子でハイキング! >>

熱とは原子分子の運動の強さの統計的な量だと教授に教わりました。
ここで疑問なのですが、どういった過程で分子が運動をする事によって熱が生じるのでしょうか。よく分子同士が衝突し合う事でエネルギーが散逸して熱が発生すると言われている気がしますが、なぜ運動エネルギーが損失した分が熱に変わるのがよく分かりません。

手のひらで机の上を素早くこすると摩擦熱が生じて熱く感じますよね。机をこすりながら動く手の運動エネルギーに対して運動の邪魔をする摩擦力の仕事分が熱に変わるというのは、摩擦力の仕事が手のひらの分子に伝わり、手のひらの分子の運動が激しくなった結果熱を感じたという事でしょうか?
だとすると、分子同士の衝突も物体間の摩擦力も運動エネルギーの変化の過程で熱が発生する原因が分かりません。
それとも熱とエネルギーは同義で分子同士で運動が干渉する時、各分子が持つエネルギーの受け渡しの際にお釣りというか手数料として機械的に熱に変わる物としか説明できないのでしょうか?


エネルギーという分子の運動状態を表す、計算によって求められた概念が一体どのようにして現実世界で直接熱を生み出すのでしょうか。
誰かご教授お願いします。

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A 回答 (5件)

難しく考えすぎておられるように思います。


>どういった過程で分子が運動をする事によって熱が生じるのでしょうか?

分子が運動をする事によって熱が生じるのではなく、分子が運動をする事自体が熱の正体なのです。
つまり

地上にあるあらゆる物体は熱を持っていて、その物体の分子が運動している(から熱を持って居る)ことの証拠なのです。

運動エネルギーにはいろいろあって、その内部の分子の動きでもあり、物体自体が一定の方向へ動くのも運動エネルギーです。その動いている物体が何か別の物体に当たって停止する時に、その運動エネルギーが熱エネルギーに変換することもあります。お互いに変換が可能だということです。
仰る摩擦エネルギーが熱エネルギーに変わるときに起る状況は、かなり説明が難しい現象ですが、相対的にこすれあって動く時の物体同士の境界での分子同士が微細な運動を強いられる時に起る物理的電気的な作用が熱に変わるのだと思われます。
上記のような物理的な状況が
>分子の運動状態を表す、計算によって求められた概念
として単純化して数学的に表現されるということです。

ご参考になれば。
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この回答へのお礼

>分子が運動をする事によって熱が生じるのではなく、分子が運動をする事自体が熱の正体なのです。

この言葉が1番ピンッと来ました。絶対零度下で分子が運動出来ない事もこの言葉の通りですね。


皆様も回答有難うございました。とてもためになりました。

お礼日時:2013/08/20 19:57

No.1に賛成ですが、



そもそも「熱」ってなんでしょう?
体が暑く感じる。ろうが融ける。紙が燃えだす。
いったい何がそんな作用を引き起こしているのでしょう?
その答えが「原子分子の運動」なのです。

>分子の運動がエネルギーを散逸して熱が発生する
というのは、考え方が逆で、
エネルギーを受け取った分子が運動を始め、それが、暑く感じさせたり、ろうを融かしたり、するのです。
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熱の正体は運動エネルギーです。



ただし、風が吹いている場合、空気の分子は平均的にある方向に動いていますが、この平均的な動きの運動エネルギーは熱ではありません。
空気の分子個々はてんでんバラバラな方向にてんでんバラバラの速さで動いています(平均としてはある一定の方向速さですが)。回転もしているでしょうし、振動もしているでしょうし、衝突して方向、速さも次から次に変化しているでしょう。
この個々のてんでんバラバラの動き・・・運動エネルギーが熱エネルギーでその平均を熱い200℃とか判断しているわけです。
平均的な動きがとまると、この平均的な運動エネルギーが個々の空気分子に与えられ、てんでんバラバラの運動はエネルギーが増します・・・温度が上がります。
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素人ですが。


>熱とエネルギーは同義語
違和感を感じます、熱=エネルギーOK、エネルギー=熱?、光は?、運動エネルギーの運動は熱に変換可能だが、変換しなかったら?。
絶対零度では分子は運動(振動しないとも?)、温度が上がると振動する。
熱があるから運動するとも・・、そこへエネルギー与える(摩擦する)、その時の分子の状態が変わるほどの大量でないと、状態の移行ができないため熱に変換して発散させるとも?。
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 質問者さんのおっしゃる「熱」とは、人体の五感で感じる「熱い」という感覚のことですか?



 物理的現象は、確かに人間の「五感」で感じられるものが多いですが、それに頼りすぎると物理的な実体を正しく把握できなくなることもあるので注意が必要です。
(アインシュタインの相対性原理や、放射線、量子力学などが理解しにくいのはそのせいです)


>それとも熱とエネルギーは同義で

 「それとも」どころか、そのとおりです。熱はエネルギーの一つの形態です。「分子運動」という直接五感で感じることのできないエネルギーが、「熱」という直接五感で感じることのできるエネルギーに変わっただけの話です。


>各分子が持つエネルギーの受け渡しの際にお釣りというか手数料として機械的に熱に変わる

 上に書いたように、「お釣り」ではなく、エネルギーの受け渡しの一部そのものです。


 生物学には詳しくありませんが、人間が五感で「熱い」と感じること自体が、ご質問者さんがおっしゃる

>摩擦力の仕事が手のひらの分子に伝わり、手のひらの分子の運動が激しくなった結果熱を感じたという事でしょうか?

ということだと思います。(正確にいえば、神経細胞を構成する分子レベルの運動エネルギーが大きくなったことを「熱い」と感じる)


>だとすると、分子同士の衝突も物体間の摩擦力も運動エネルギーの変化の過程で熱が発生する原因が分かりません。

 エネルギーは、空間の一か所に局在するよりも、広く平均的に分布しようとする性質があります。運動エネルギーや位置エネルギーは、「摩擦」「抵抗」「損失」といったもので外へ外へと広がろうとし、このときに「熱」となって拡散します。
 難しく言うと「エントロピー増大の法則」と言うらしいのですが、例えば下記のサイトなどを参照してください。この世界を支配する経験的な法則で、「局在するエネルギーが、最終的には熱として全宇宙に平均的に拡散しようとする性質」とでもいうのでしょうか。
 何故そうなるのか、というメカニズムは解明されていないようなので、極めてみてはいかがでしょうか。これを克服できれば、「永久機関」も可能になると思います。

http://brownian.motion.ne.jp/11_WhyPPMisImpossib …

 
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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「光」自体が「熱」を生み出しますか?

★初歩的っぽい質問ですいません。
例えば、光源となる機械またはランプが発熱することは考えないとして、めちゃめちゃ強い光をひたすら同じ場所に当て続けると、「光」自体のせいで熱が発生して、光を当てられた側の温度が上がるって事はありますか?
☆「光」自体が熱を発生させる事ができるのでしょうか?よろしくお願いします。

Aベストアンサー

レーザーシステムを研究していた者です。回答者の方々のアドバイスが質問者の方にとって一寸難しいようですね。
光と言っても色んな光があります。音には、超音波と言って私たちの耳では聞き取れない領域の周波数がありますね。光にも同じように、私達の目に見える領域(可視光域)の光、他には紫外光、赤外光など目に見えない領域の光があります。
その一つにレーザー光があります。光は基本的には電磁波(携帯電話等に使用されている電波)の1種です。周波数が2兆Hz以下の物を電(磁)波、それ以上の物を光と言います。
レーザーについては、皆さんある程度情報はあるかと思いますが、鉄等を瞬時に溶融出来ます。材木などは焦げ目を付けずに穴を開けることは造作もありません。
つまり、光で被加熱物を加熱できます。

Q熱とはなんですか?

熱とはなんですか?

温かいものと冷たいモノを接触させておくと、両方とも同じ温度になろうとします。
熱とは一体、なんなのでしょうか?
電気などと同じく、目に見えない物質なのですか?
それともまだ解明されてない物理現象なのでしょうか?

色々調べてみましたが、難しくて良く分かりませんでした・・・
端的に分かりやすく教えていただけませんでしょうか?

Aベストアンサー

分子の振動または運動量(気体の場合)です。
物体を構成する分子が、最外殻電子同士で運動量(エネルギーの
最小単位である光量子)を交換し合う(電気的な反発)することで、
運動量を伝達する=熱が伝わるのです。
固体の場合は、互いに拘束し合っているので、その位置での
振動が熱であり、振動が伝達する形で熱伝導します。
気体の場合、分子が自由に飛び回っているので、振動がそのまま
「飛び回る」速さにつながり、その運動量が大きくなればぶつかる
圧力も大きくなるので、温度が上がると圧力も上がるのです。
液体は、引き合ってくっついていますが固定はしておらず、加熱
して振動の運動量が増し、「引き合っている」力より大きくなると、
飛び出して気体になります(沸騰)。

「冷たいものと温かいものを接触させると同じ温度になる」というのは、
運動量が平均化されるだけで、ランダムな現象(エントロピー増大)
に過ぎません。
「ランダムな現象に過ぎない」というのは、水に赤インクを落とすと
混ざってピンクになりますが、箱の中に赤と白のボールを3個ずつ
入れて振ると、だいたい混ざりますが、左右に紅白が分かれる事も
しばしば起きます。
要するに、ピンクの水が赤インクと透明な水に分かれる可能性は、
全くない訳ではなく、ただ、状態の数が非常に多い中の1つなので
なかなか起きないだけなのです(それぞれの状態を識別できれば
どの状態も1/状態の数)。
その一例が、水分子が液体としての拘束を逃れて、気体として
飛び出すためには、100度になる必要があるのですが、コップの
水は徐々に蒸発していきます。
ランダムに運動量のやりとりの中で、たまたま100度の運動量を
超えるものが出て、飛び出しているのです。

分子の振動または運動量(気体の場合)です。
物体を構成する分子が、最外殻電子同士で運動量(エネルギーの
最小単位である光量子)を交換し合う(電気的な反発)することで、
運動量を伝達する=熱が伝わるのです。
固体の場合は、互いに拘束し合っているので、その位置での
振動が熱であり、振動が伝達する形で熱伝導します。
気体の場合、分子が自由に飛び回っているので、振動がそのまま
「飛び回る」速さにつながり、その運動量が大きくなればぶつかる
圧力も大きくなるので、温度が上がると圧力も上がるの...続きを読む

Qなぜ100度になっていない水も蒸発するのでしょうか?

中一の子供に
「水は100度で蒸発するって習ったけど、部屋や外に置いてある水が、沸騰してないのに、ちょっとずつ蒸発してるのはなんで?」
と聞かれました。
どなたか中学生にもわかるように、説明していただけるかたいらっしゃいませんでしょうか!(自分もそういわれると、気になってしょうがなくなりました・・笑)

Aベストアンサー

 「今日はじめじめしてますね」とか、「異常乾燥注意報発令中」とか聞いたことありませんか? どれも、湿度つまり空気中の水蒸気の量を問題にしている言い方です。もっと直接的には「今日の○○時の湿度は△△%程度です」などという表現をすることもあります。

 この湿度というのは何を基準にしているかというと、その時の温度で、空気中に存在することが可能な水蒸気量です。空気には含むことができる水蒸気の量に限界があるというわけです。

 さて、液体の水は、互いに結びついて完全に固くはならない(氷にはならない)けれど、完全に切り離されてばらばらにもならない(水蒸気にならない)状態にある水の「分子」の集まりです。この集まりの中には、ちょっと"元気な"分子もいて、中には空気中に飛び出してしまうものがあります。一方、空気中の水蒸気の中にはちょいと"元気"がなくなって、"おとなしくしている水"の仲間に加わるものもあります。

 このような性質を持つ水を、空気といっしょに密閉容器に半分くらい入れて温度が一定の状態に保ってみましょう。最初は水蒸気がなかった、つまり完全に乾燥した空気があるとします。初めのうちは、水の中の"元気者"がどんどん出て行って空気中に広がり、湿度が上がっていきます。空気には含むことができる水蒸気の量に限界があるので、そのうち容器の中の空気は水蒸気でいっぱいになってしまいます。湿度100%です。こうなってしまうと、後は、ちょいと"元気がなくなって"水に戻る分子と"元気よく"水から飛び出す分子の割合が等しくなって、見かけ上何も変化が起こらなくなります。

 密閉容器の場合は、上記のようになりますが、水が部屋や外にある場合は、空気は大量にありますしどんどん入れ替わりますから、周囲の空気の湿度が何かの理由で100%にならない限り、水からは分子が逃げ出す一方になります。そのために、からっとした季節には、雨上がりにあった水たまりがいつの間にか蒸発してなくなったり、洗濯物がよく乾いたりするわけですね。逆にじめじめした季節には乾きが悪くなります。

 ちなみに、水は1気圧のもとで100℃で沸騰します。このときも蒸発は起こっていますが、水の表面ではなくて内部でいきなり気体になる(この現象を「沸騰」と呼んでいます)分子の方が圧倒的に多くなるので、目立たなくなります。

("元気"のような擬人的な表現を使いましたが、本来は"運動エネルギー"のような物理用語を使わなければいけません。中学生にもわかるように、ということですので、敢えて"禁断の"表現法を使いました。)

 「今日はじめじめしてますね」とか、「異常乾燥注意報発令中」とか聞いたことありませんか? どれも、湿度つまり空気中の水蒸気の量を問題にしている言い方です。もっと直接的には「今日の○○時の湿度は△△%程度です」などという表現をすることもあります。

 この湿度というのは何を基準にしているかというと、その時の温度で、空気中に存在することが可能な水蒸気量です。空気には含むことができる水蒸気の量に限界があるというわけです。

 さて、液体の水は、互いに結びついて完全に固くはならない(...続きを読む

Q国民の三大義務と三大権利について

むかしむかし中学で習ったのですが忘れてしまいました。三大義務と三大権利教えて下さい。ちなみに選挙権が入っているのはどちらでしたか?

Aベストアンサー

三大義務は勤労、納税、子供に教育を受けさせることで、三大権利は生存権、教育を受ける権利、参政権です。
選挙権は「権利」になります。(義務だったら、投票率があそこまで低くなることはないかと…)。

参考アドレスも掲載しておきます。

参考URL:http://www.city.miura.kanagawa.jp/index/download/007385;000001.pdf

Q熱交換の基礎式を教えてください。

熱交換器における基礎式を教えてください。
蒸気と水での熱交換を行う際に、入口温度と出口温度の関係、
それに流速等も計算のデータとして必要なんだと思うんですが、
どういう計算で熱量、流速を決めればいいのか熱力学の知識がないので
分かりません。
いろんな書籍を買って勉強していますが、難しくて分かりません。
それに独学ですので、聞ける人がいなくて困っています。
どなたか、簡単に熱交換の基礎式などを教えてください。

Aベストアンサー

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
 h:伝熱面の境膜伝熱係数、内外2種類有る。
 hs:伝熱面の汚れ係数、内外2種類有る。
 L:伝熱面厚み
 kav:伝熱面の熱伝導率の異種温度の平均、熱伝面内外で温度が異なり、温度によって変化する熱伝導率を平均して用いる。
 hは、流体の種類や流れる速さ(主な指標はレイノルズ数)によって変化します。
 hsは、どの程度見積もるか、、、設備が新品ならZeroとしても良いのですが、使い込むとだんだん増加します。
 更には、Aも円管で厚みが有る場合は、内外を平均したり、Δtも入り口と出口の各温度差を対数平均するとか、色々工夫すべきところがあります。

>冷却管はステンレス製(SUS304)です。
 →熱伝導度の値が必要です。
>冷却管の中の水の温度は入口が32℃で出口が37℃です。>流量は200t/Hr程度流れております。
 →冷却水が受け取る熱量は、200t/Hr×水の比熱×(37-32)になります。この熱量が被冷却流体から奪われる熱量です。=Q
>冷却管の外径はφ34で長さが4mのものが60本
>冷却管の外径での総面積は25.6m2あります。
 →冷却管の壁厚みの数値が計算に必要です。
 伝熱面積も外側と内側を平均するか、小さい値の内側の面積を用いるべきです。

 まあしかし、現場的な検討としては#1の方もおっしゃっているように、各種条件で運転した時のU値を算出しておけば、能力を推し測る事が出来ると思います。
 更には、熱交換機を設備改造せずに能力余裕を持たせるには、冷却水の温度を下げるか、流量を増やすか、くらいしか無いのではないでしょうか。

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
 h:伝熱面の境膜伝熱係数、内外2種類有る。
 hs:伝熱面の汚れ係数、内外2...続きを読む

QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む

Q【宇宙の誕生】【ビッグバン】「無」から物質が何故発生するのでしょうか?

宇宙が誕生する前、つまり、この世界が誕生する前というのは「無」であったという説がありますが、「無」から何故物質が誕生しうるのでしょうか?
それを考えるとやはり「神」という存在が浮かび上がってしまうのですが、ではその「神」というものはどこから誕生したのか、哲学の域に達してしまいもう何がなんだか分からなくなってしまいます。
すいません、おかしな方向に行ってしまいましたが、質問の要点は「無」という状態から物質が発生することはありえるのでしょうか?
よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

質問者さんはマウスに置いた手とマウスがどうして融合してしまわないかご存知ですか? それはモノとモノはぶつかりあっているからですよね。でも、実は厳密にいうとちょっと違うのです。
手とマウスをどこまでも細かく砕いていくと原子レベルまで細かくなります。しかし、この原子の並びは実はとてもスカスカに空いています。野球場のピッチャマウンドを原子核だとすると、ちょうど野球ボールくらいの大きさ電子は観客席のあたりをグルグル飛び回っているようなくらいです。その間には何にもありません。本当の意味で真空なんです。
となると、手の原子たちとマウスの原子たちがぶつかりあっ ているというのはちょっと考えられませんよね。では、なぜ混じりあわないのでしょう? それは、互いに反発する「力」があるため手とマウスが溶け合うなんてことにならないのですね。というように、本や机などこの世界は「力」で満ちていることがわかります。これは「力(エネルギー)」というものが「有」るということを実感してもらうための説明です。

ここで「力」が有るということはわかりました。一方、「モノ」の方はどうなんでしょうか? そもそもマウスというものはあるんでしょうか? はい、もちろんあります。哲学ではなんやかやといいますが、科学的には存在しています。
さて、そこで科学でいう「存在」です。この世に手やマウスが有るのはわかります。さらに私たちの知識ではそれらが原子で構成されていることも知っています。さらに素粒子というものに分かれるということを知っている人もいるでしょう。

素粒子というと、なんかすっごく細かいツブツブのようなイメージですよね。この世のすべてのモノはこのツブからできていると。しかし、実際はそんなツブツブは存在していないのです。科学のことばでいえばツブが有るのですが、日常の私たちのことばでいえば、そんなものは無いのです。ただ「力」が影響しあっているだけだといえるでしょう。

つまり、この世界に「モノ」なんていうものは 無 い のです。

じゃ、何があるんだ? といえば「力」だけが有るんですね。宇宙には何も無い、有るのはエネルギーだけといってもいいでしょう。はい、これが「有」ということ(状態)です。

では「無」とはなんでしょう? 無は通常0ですから、あらゆるものを宇宙全体から引き算していけばいいわけですよね。つまり、この世のエネルギーをどんどん取り払って引き算していきます。計算の途中経過は私にその知識も能力もありませんので、割愛しますが、科学者は、その結果が完全に「無=0」になることはない、と言っています。チラチラ振動している状態、つまり「ゆらぎ」の状態こそが「無」だというのです。科学でいう「無」というのは、私たちのことばでいう「何も無い」ということではなくて、エネルギーのゆらぎというのは絶えず存在している状態ということをさしています。
じゃ、力・エネルギーってなんだよ? その「ゆらぎ」を取り払ったらどうなるんだよ? という疑問がわきますね。しかし、その答えは分からない、科学では分かりようがない、ということになるそうです。科学で突き止めようのないことをいくら考えても、それは竜宮城と同じレベルのオハナシにしかなりません。ここまでなのです。

ここからあとが、#2さんのご説明に続きます。

※これはインフレーション宇宙論という仮説に基づいたものです。現在、最も信頼性が高く、今後ノーベル賞が続出であろうといわれる説です。
        --大急ぎでかいているため乱文すみません。

質問者さんはマウスに置いた手とマウスがどうして融合してしまわないかご存知ですか? それはモノとモノはぶつかりあっているからですよね。でも、実は厳密にいうとちょっと違うのです。
手とマウスをどこまでも細かく砕いていくと原子レベルまで細かくなります。しかし、この原子の並びは実はとてもスカスカに空いています。野球場のピッチャマウンドを原子核だとすると、ちょうど野球ボールくらいの大きさ電子は観客席のあたりをグルグル飛び回っているようなくらいです。その間には何にもありません。本当の...続きを読む

Q「以降」ってその日も含めますか

10以上だったら10も含める。10未満だったら10は含めない。では10以降は10を含めるのでしょうか?含めないのでしょうか?例えば10日以降にお越しくださいという文があるとします。これは10日も含めるのか、もしくは11日目からのどちらをさしているんでしょうか?自分は10日も含めると思い、今までずっとそのような意味で使ってきましたが実際はどうなんでしょうか?辞書を引いてものってないので疑問に思ってしまいました。

Aベストアンサー

「以」がつけば、以上でも以降でもその時も含みます。

しかし!間違えている人もいるので、きちんと確認したほうがいいです。これって小学校の時に習い以後の教育で多々使われているんすが、小学校以後の勉強をちゃんとしていない人がそのまま勘違いしている場合があります。あ、今の「以後」も当然小学校の時のことも含まれています。

私もにた様な経験があります。美容師さんに「木曜以降でしたらいつでも」といわれたので、じゃあ木曜に。といったら「だから、木曜以降って!聞いてました?木曜は駄目なんですよぉ(怒)。と言われたことがあります。しつこく言いますが、念のため、確認したほうがいいですよ。

「以上以下」と「以外」の説明について他の方が質問していたので、ご覧ください。
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?qid=643134


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