熱伝導とは何か?熱伝導の仕組みをわかりやすく図で解説!

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    さてあなたは”熱伝導”という言葉をご存知でしょうか。

     

    熱伝導は物質における熱の伝わり方の種類のひとつなのですが、
    どのように熱を伝える方法なのかイメージできていない人も多いです。

     

    そこでこのページでは熱伝導とは何か?
    また熱伝導の仕組みをわかりやすく図で解説しています。

     

    どうぞご覧ください。

     

     

     

    1.熱伝導とは何か?

     

    では熱伝導とは何かを見ていきましょう。

     

    結論から言ってまうと熱伝導とは、物質から他の物質(または同じ物質)へと熱が伝えられる方法で、
    これは物質を構成する分子から他の物質(または同じ物質)の分子に運動が伝わることによるものです。

     

    熱の伝わり方と物質の分子運動の関係については次の章で詳しく解説しますが、
    多くの人がイメージしている熱の伝わり方が、この熱伝導ではないでしょうか。

     

     

    例えば金属の棒の端を熱すると、もう片方の端の方まで次第に熱が伝わっていき、
    その金属全体が熱くなるのはイメージできるかと思います。

     

    これが熱の伝わり方のひとつである熱伝導で、
    気体・液体・固体などその物質の状態に関係なく起こる熱の伝わり方です。

     

    そしてその物質がどれだけ熱伝導しやすいのかを表しているのが”熱伝導率”で、
    他の物質に比べて金属は熱伝導率が高い(熱伝導しやすい)ものが多いです。

     

     

    また熱が伝わるときは必ず温度が高い物質から温度が低い物質へと伝わり、
    反対に温度が低い物質から温度が高い物質へと伝わることはありません。

     

    これについては変わることがないので、覚えておきましょう。

     

    さて次の章で熱伝導の仕組みを物質の分子運動とともに、わかりやすく図で解説していきます。

     

    2.熱伝導の仕組みをわかりやすく図で解説!

    では熱伝導の仕組みを物質の分子運動と絡めてわかりやすく解説します。

     

    まずどんな物質も分子(原子も含む)と呼ばれる小さな粒が集まって構成されていて、
    熱と言うのはその物質を構成する分子の運動の激しさで決まります

     

    その物質を構成する分子の運動が激しければ熱エネルギーが大きく(温度が高く)、
    反対にその物質の分子の運動が穏やかであれば熱エネルギーが小さく(温度が低く)なります。

     

    例えば液体の水であれば、下のようになります。

     

     

    上図のように水分子の動き(運動)が激しければその水の温度が高くなり、
    反対に水分子の動きが穏やかであればその水の温度は低くなるというわけです。

     

     

    ここで本題に戻りますが、熱の伝わり方のひとつである熱伝導というのは、
    その物質の分子運動が他の物質(または同じ物質)の分子へと運動を伝えることを言います。

     

    分子が運動を伝えるということを簡単にイメージすると、その分子と他の分子がぶつかるということです。

     

     

    熱そのものが物質を構成する分子の運動なのですから、
    その熱(分子の運動)が伝わるので他の物質の分子とぶつかることだとイメージできますよね。

     

     

    これを踏まえて、金属の棒を火で熱した場合の例を見てみましょう。

     

     

    上図のように金属の棒が火で熱せられるということは、
    火を構成する運動の激しい分子から金属の分子へと運動が伝わるということです。

     

    金属が火によって熱せられていき、次第に熱せられた部分の金属分子の運動が激しくなり、
    運動の激しくなった金属分子から運動の穏やかな金属分子へと熱が伝わっていきます。

     

    これにより火に熱せられていない方の金属の端にまで熱が伝わることになります。

     

    これが熱の伝わり方のひとつである”熱伝導”の仕組みで、
    物質の分子運動が他の物質(または同じ物質)の分子に運動が伝わることで熱が伝わっていきます。

     

    以上が「熱伝導とは何か?熱伝導の仕組みをわかりやすく図で解説!」でした。

     

     

    3.まとめ

    これまで説明したことをまとめますと、

    • 熱伝導とは、物質から他の物質(または同じ物質)へと熱が伝えられる方法のこと。
    • 熱そのものが物質の分子運動の激しさなので、熱が伝わるということは分子同士がぶつかること。
    • 熱伝導は、物質の分子運動が他の物質(または同じ物質)の分子に伝わっていくことを意味する。

     

     

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