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温度と熱量とエネルギーの関係

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物理がだんだん難しくなってきました。ビデオ50まで見たところで、ノートを前に考え込みました。

熱量と温度とエネルギーの関係について図に書いて考えていました。

熱量は、分子1つ1つが持つ運動エネルギーの合計。例えばある密閉系に、同じ分子がn個あると仮定して(ある系が全て同じ分子からなるとは考えられませんが)、運動エネルギーの式1/2mv2を使って考えてみました。

左側は低温のT1 右側が高温のT2

温度の上昇に伴い、分子の運動エネルギーが大きくなるため、温度T2の時の運動エネルギーの和は、温度T1の時の運動エネルギーの和より大きくなるのですよね。つまり、熱エネルギー(熱量)は、

こうなるのかな、と思いました。高温T2時のVは、低温T1のvより大きくなりますよね。あっているかは置いておき、自分の理解を深めるためにこの数式を使ってみました。

実際はある系を構成する分子は均一ではなく、大きさや重さが異なる様々な分子があるはず・・・と考えると、ごちゃごちゃしていますが、次のように考える方が”温度”について理解しやすいと思いました。

ここでは高温分子がn個、低温分子がl個あると仮定しました。
温度とは、分子が持っている平均の運動エネルギーなので、熱エネルギーを構成する分子の数で割ればいいのかしら・・・と単純に考えたのが下の写真の真ん中の式です。

ずれた分析かもしれませんが、このように図解化してみて、温度と熱量のイメージが大体できました。温度についてはまだ完全に腑に落ちてはいませんが、熱量についてはイメージしやすくなりました!次のビデオで覆されるかもしれませんが・・・、それも楽しみに51に進みます。

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