（１１０）「熱と温度 物の温まり方」 ２０１１年 １月１７日
黒川理科研究会 永澤義人
今は冬です。
今朝の富谷町志戸田の永澤さんの家の外の気温は−２．７°でした。
寒い朝でした。
朝５時に起きて、お湯を沸かして、コーヒーを入れて飲みました。
体が暖かくなりました。
それから、ハンダ付けをしました。
気温というのは空気の温度です。
その空気が冷やされて−２．７°になったのです。
水の温度は４°でした。
その水を電磁調理器で熱して、沸騰させました。
１００°近くまで温度があがりました。
その沸騰したお湯を少しおいて冷ましてから、コーヒーの入ったカップにいれました。
少しおくと私が飲むのにいい温度になりました。
今日はものの温度ということと、熱。熱するということを考えてみたいのです。
物の温度を高くするには
１．物の温度を高くする（あげる）にはどんなことをしたらいいでしょうか。
みなさんの 思いつくものをいろいろ言ってみましょう。
２．水をビーカーに入れてアルコールランプで８０°くらいに熱します。
この中に氷で冷やしたナットを入れます。ナットの温度はどうなるでしょうか。
温度の高いものの中に温度の低いものを入れると（おくと）温度の低いものは温度があがりますね。
３．水道の水をビーカーに入れておきます。水の温度を測っておきます。１８°です。
ナット３個をアルコールランプで熱します。
熱したナットを水に入れると
水はどうなるでしょう。
水の温度はどうなるでしょう。
ナットの温度はどうなるでしょう。
温度の低いもののなかに温度の高い物を入れると、温度の低いものの温度はあがります。
４．秋田の男鹿半島の料理に熱した石で鍋料理をするところがあります。
鍋に魚の切り身やダイコン・白菜やニンジンなどの野菜を入れて、調味料や水を入れておきます。
石をたき火で赤くなるまで熱しておきます。
その熱した石を鍋にいれます。
冷えた石はとって、熱した石と取り替えて、どんどん
鍋を熱します。鍋の水は沸騰して、魚や野菜はおいしく煮えるのです。
教室では料理はできないので、熱した石を水に入れて水を沸騰させてみましょう。
１）金属製のボールに水を入れておきます。
時間を早く沸騰させるためには水を熱して温度の高くしたのを使います。
水は７分目くらい入れます。
２）バーナーに金網をあげ、金網の上に石を数個のせます。
石は固いものがいいようです。
熱くなったら火ばさみかるつぼばさみではさみんでボールにいれます。
熱しているうちに割れて、とぶ石もあります。
事前に熱してためしておいて、割れない石を使うことが大切です。
（この実験は教師実験で子どもは実験台から少し離れているところから見るようにしましょう。）
石はたき火の火で熱せられて、熱のかたまりになっているのです。
その熱のかたまりが水の中にはいるのです。
ボールにはいっている水が（お湯）沸騰するところをみせます。
５．長い金属の棒をアルコールランプで熱します。
棒の真ん中を熱します。
棒の右はしを熱します。
棒の右端を熱します。
棒の左はしを熱します
金蔵の棒のあたたまり方を手を棒に近づけてしらべましょう。
熱の伝わり方を金属の棒に小さいロウソクを立てておいて金属からロウソクが落ちることで調べましょう。
６．平らな金属の板の熱の伝わり方
銅かアルミの平らなうすい板を用意します。
スタンドか三脚で板を固定します。
１）四角い板のいろんなところをアルコールランプで熱して、熱の伝わりかたをしらべます。
金属の板の上に５ミリ平方くらいのロウロクのかたまりを上げておきます。
熱が伝わってくると、ロウソクがとけます。
（１）四角形の角の４カ所を
左上 右上 右下
左下
（２）板の中央を熱します。
金属の板は熱せられるとどのように熱は伝わっていくのでしょうか。
７．温度の高い金属と温度の低い金属をかさねると
鉄の板を２枚用意します。
厚さが２センチか３センチくらいのものでいいでしょう。
５センチならもっといいです。
一枚をバーナーで熱します。
熱くなったなら 熱くなった板の上に冷たい板をのせます。
冷たい鉄板
熱い鉄板
５分くらいそのままにしておきましょう。
上にあげた冷たい鉄の温度はどうなるでしょうか。
下にあった熱い鉄の板の温度はどうなっるでしょうか。
冷たかった上の鉄板にさわってみましょう。
固体の温度を測れる温度計があったら温度の変化をはかってみましょう。
この実験を「熱」という言葉を使って先生に説明してください。
８．ものの温度があがるのは
熱ということ
分子の運動 の はげしさ
お話 熱のうつりかわりは 分子運動
１）ものはすべて分子からできている。
コップ１ぱいの水を半分ずつに分けてみましょう。
２つに分けてもやはり水です。
どちらのコップも水と同じ性質をもっています。
それではまた半分にしたら、その半分にしたらというぐあいにどんどん分けていったらどうなるでしょう。
このままかぎりなくわけることができるのでしょうか。
それ以上水としてわけることのできない最後に残ったごく小さい粒が水の分子なのです。
その小さい粒が無数に集まって水というものができているのです。
水は非常に多数の分子でできているのです。
この多数の水の分子は大きさも形もすべての性質も完全に同じなのです。
水の分子を見つけようとして、最高級の顕微鏡を使って２０００倍くらいに拡大しても見えるものは肉眼で見たときと同じ切れ目なく広がった水です。
２０００倍に拡大したものをさらに２０００倍に拡大すると、水の分子をやっとみわけることができるのです。
水の分子は顕微鏡ではみることはできません。
電子顕微鏡をつかってもなかなか困難です。
水の分子というのはそれほど小さいものなのです。
コップ１杯の水の分子はほぼ６の１億倍のその１億倍になります。
数字でかくと、６に０を２４個数になります、
６００００００００００００００００００００００００です。
鉄という「もの」をふたつにわけ、またふたつにわけというようにどんどんわけて
いくと、鉄というもののいちばん小さいもの「分子」というものまでわ分けることができます。
もちろん鉄の分子も私たちの肉眼ではみることができません。
顕微鏡でもだめです。
電子顕微鏡だったら見えるこもしれません。
２）分子は運動している
固体のなかの分子はかたまりのなかをひとところで、非常にはげしく振動しているのです。
１秒間で１００万の１００万大のまたその数倍の速さで振動しているのです。
分子の振動がゆるやかだとそのものの温度が低く、分子の振動がはやいと温度がたかいのです。
温度の高い水のなかに冷たい鉄を入れたら、鉄も暖かくなりました。
温度の高い水の分子は非常に早く振動していますが、温度の低い鉄はそれほどはげしく振動していません。
温度の高い水に温度の低い鉄を入れると水の分子は鉄の表面の分子に衝突して、
鉄の分子の振動を早くします。
お湯のなかに入れた固体の鉄はだんだんに熱くなっていきます。
温度の低い鉄の上に温度の高い振動の早い鉄のせると、温度の高い鉄の分子の振動の激しいので、温度の高い鉄のかたまりの分子が温度の低い鉄のかたまりの鉄にぶつかり
ど温度の低い振動のおそい鉄のかたまりの分子の振動をはげしくするのです。
高温の物体に低い温度の物体を接触させると貞イオンの物体は温度が高くなる。
９．たたいて、 こすって 温度をあげる
１）線路の上に釘をおいて列車にひかせて釘の先をつぶした
これはしてだめなことでしたが、私が小さいころ、私の家の裏を小さい汽車がはしっていました。
仙台鉄道という列車でした。
汽車がくるころにその線路に太い釘をおいて、列車に挽かせて釘の太いところをつぶして、それをやすりをかけて魚を突く道具をつくりました。
そのときに列車が通ったあとの釘がすごく熱かったのを覚えています。
列車に挽かせた釘はものすごく熱い
２）固い台の上に鉄をおいて大きいハンマーでたたきます。
たたいたところがすごくあつくなります。
たたくと、物体の分子運動がはげしくなって、そのものの温度がたかくなるのでしょう。
３）円い木の棒を厚い板の上で何回も回転させて、火をおこします。
火を貸し器です。
棒を回し続けると木から煙りが出て燃えはじめます。
４）寒いときに手をこすると手があつくなります。
これは手をこすったときの摩擦の 熱なのでしょうか。
５）紙やすりの上で棒や角材を平らにするためにこすります。
棒や角材の先が熱くなります。
こすられて分子の運動がはげしくなったのでしょうか。
６）物体を板の上を勢いよく滑らせてやって、壁に勢いよく衝突させます。
滑っていって壁に衝突した物体は急にあつくなります。
ひとつひとつの分子の振動は増加するのです。
分子の乱雑な運動が激しいほどその物体の温度は高くなるのです。
動いていたぶったいが衝突して優にとめられると、その物体に熱が生じて、熱くなるのです。
ものをたたいたり、こすったりすると、そのものの分子運動がはげしくなり、そのものの温度が高くなります。
電磁調理器でも温度高くなる。 振動して
ニクロム線に電流を通すと 通りにくいところを通ると
やはり振動
そのほかにどんなときに「物」の温度が高くなり、
どんなときに「物」の温度が低くなるのでしょうか。
参考文献 高橋金三郎編著 「科学の方法」
福田義一著 「熱と温度 分子の運動」