熱ねつエネルギー

熱ねつエネルギー（ねつエネルギー、英えい: Thermal energy）とは、物質ぶっしつの内部ないぶエネルギーのうち物質ぶっしつを構成こうせいする原子げんしや分子ぶんしの熱ねつ運動うんどうによるエネルギーを指さし^[1]、ある温度おんどでの物質ぶっしつの内部ないぶエネルギーから絶対ぜったい零れい度どにおける内部ないぶエネルギーを差さし引ひいたもの、或あるいは原子げんしや分子ぶんしの温度おんどによるエネルギーを指さすことになる^[2]。この概念がいねんは物理ぶつり学がくや熱ねつ力学りきがくにおいて明確めいかくに定義ていぎされておらず、幅広はばひろく受うけ入いれられていない。これは、内部ないぶエネルギーは温度おんどを変化へんかさせることなく変化へんかさせることができ、系けいの内部ないぶエネルギーのどの部分ぶぶんが「熱ねつ」に由来ゆらいするのかを区別くべつする方法ほうほうがないためである。英語えいごの "thermal energy" は系けいの（全あきら）内部ないぶエネルギーといったより厳密げんみつな熱ねつ力学りきがく量りょう、熱ねつ、エネルギーの「伝達でんたつ」の一種いっしゅとして定義ていぎされる顕あらわ熱ねつ（仕事しごとがエネルギーの伝達でんたつの一種いっしゅであるのと同おなじ）の同義語どうぎごとして大おおざっぱに使つかわれることがある。熱ねつと仕事しごとはエネルギー伝達でんたつの手段しゅだんに依存いぞんするが、内部ないぶエネルギーは系けいの状態じょうたいの性質せいしつであり、したがってエネルギーがどのようにしてそこに着ついたかを知しらなくても理解りかいすることができる。

熱あつおよび内部ないぶエネルギーとの関係かんけい

熱ねつはより熱あつい系けい（物体ぶったい）からより冷つめたい系けい（物体ぶったい）へ自発じはつ的てきに伝達でんたつされるエネルギーである^[3]^[4]。熱ねつはエネルギーの移動いどうの形式けいしきであり、系けいの中なかに存在そんざいするものではない^[2]。熱ねつは系けいの境界きょうかい内ないにも含ふくまれない^[3]。一方いっぽう、内部ないぶエネルギーは系けいの性質せいしつである。理想りそう気体きたいにおいて、内部ないぶエネルギーは気体きたい粒子りゅうしの運動うんどうエネルギーの統計とうけい的てき平均へいきんであり、この運動うんどうが系けいの境界きょうかいを越こえる熱ねつの伝達でんたつの源みなもとおよび効果こうかである。理想りそう気体きたいの内部ないぶエネルギーはこの意味いみにおいて熱ねつエネルギーと考かんがえることができる。この場合ばあい、しかしながら、熱ねつエネルギーと内部ないぶエネルギーは同一どういつである。

理想りそう気体きたいよりも複雑ふくざつな系けい（実在じつざい気体きたいなど）は相あい転移てんいを起おこす。相あい転移てんいはその温度おんどを変化へんかさせることなく系けいの内部ないぶエネルギーを変化へんかさせる。したがって、熱ねつエネルギーは温度おんどだけで定義ていぎすることはできない。熱ねつエネルギーは内部ないぶエネルギーと系けい内外ないがいの総そう熱ねつ移動いどうとの差さによって定義ていぎすることもできない。これは、系けいが寸分すんぶん違ちがわぬ状態じょうたいで始はじまり終おわるが、このサイクルの間あいだに熱ねつが出入でいりする正味しょうみの流ながれが存在そんざいする熱ねつ力学りきがくサイクルを構築こうちくすることは容易よういだからである。

これらの理由りゆうから、系けいの熱ねつエネルギーの概念がいねんは明確めいかくに定義ていぎされておらず、熱ねつ力学りきがくでは使つかわれない。

歴史れきし的てき文脈ぶんみゃく

「物質ぶっしつ、活力かつりょく、熱ねつについて」と題だいされた1847年ねんの講演こうえんで、ジュールは熱ねつエネルギーおよび熱ねつと密接みっせつに関連かんれんする様々さまざまな用語ようごを特徴付とくちょうづけた。ジュールははっきりと異ことなる物理ぶつり現象げんしょう、すなわち粒子りゅうしのポテンシャルエネルギーおよび運動うんどうエネルギーに影響えいきょうを与あたえる熱ねつの形式けいしきとして潜熱せんねつおよび顕あらわ熱ねつという用語ようごを定義ていぎした^[5]。ジュールは粒子りゅうしのある配置はいちにおける相互そうご作用さようのエネルギー、すなわちポテンシャルエネルギーの一いち形式けいしきとして潜熱せんねつを特徴付とくちょうづけ、ジュールが「活力かつりょく」と呼よんだ熱ねつエネルギーが原因げんいんの温度おんど計けいによって測定そくていできる温度おんどに影響えいきょうを与あたえるエネルギーとして顕あらわ熱ねつを特徴付とくちょうづけた。

脚注きゃくちゅう

[脚注きゃくちゅうの使つかい方かた]

^ 大辞林だいじりん
^ ^a ^b 三省堂さんせいどう編修へんしゅう所しょ（編修へんしゅう）編へん『物理ぶつり小しょう事典じてん』宮島みやじま龍りゅう興きょう（監修かんしゅう）（第だい4版はん）、三省堂さんせいどう、2008年ねん（原著げんちょ1994年ねん4月がつ）、261頁ぺーじ。ASIN 4385240167。ISBN 978-4385240169。 NCID BN10774805。OCLC 675375379。全国ぜんこく書誌しょし番号ばんごう:94041161。
^ ^a ^b Robert F. Speyer (2012) [September 16, 1993]. Thermal Analysis of Materials. Materials Engineering. Marcel Dekker, Inc.. p. 2. ASIN 0824789636. ISBN 0-8247-8963-6. NCID BA2367314X. OCLC 700434612
^ Thomas W. Leland, Jr., G. A. Mansoori, ed. (PDF), Basic Principles of Classical and Statistical Thermodynamics
^ J. P. Joule (1884). “Matter, Living Force, and Heat” (PDF). The Scientific Papers of James Prescott Joule. 2. The Physical Society of London. p. 274. "I am inclined to believe that both of these hypotheses will be found to hold good,—that in some instances, particularly in the case of sensible heat, or such as is indicated by the thermometer, heat will be found to consist in the living force of the particles of the bodies in which it is induced; whilst in others, particularly in the case of latent heat, the phenomena are produced by the separation of particle from particle, so as to cause them to attract one another through a greater space."

外部がいぶリンク

大辞林だいじりん第だい三さん版はん『熱ねつエネルギー』 - コトバンク
Thermal energy - ブリタニカ百科ひゃっか事典じてん

[1] 大辞林だいじりん

[jiten-2] 三省堂さんせいどう編修へんしゅう所しょ（編修へんしゅう）編へん『物理ぶつり小しょう事典じてん』宮島みやじま龍りゅう興きょう（監修かんしゅう）（第だい4版はん）、三省堂さんせいどう、2008年ねん（原著げんちょ1994年ねん4月がつ）、261頁ぺーじ。ASIN 4385240167。ISBN 978-4385240169。 NCID BN10774805。OCLC 675375379。全国ぜんこく書誌しょし番号ばんごう:94041161。

[speyer-3] Robert F. Speyer (2012) [September 16, 1993]. Thermal Analysis of Materials. Materials Engineering. Marcel Dekker, Inc.. p. 2. ASIN 0824789636. ISBN 0-8247-8963-6. NCID BA2367314X. OCLC 700434612

[leland-4] Thomas W. Leland, Jr., G. A. Mansoori, ed. (PDF), Basic Principles of Classical and Statistical Thermodynamics

[5] J. P. Joule (1884). “Matter, Living Force, and Heat” (PDF). The Scientific Papers of James Prescott Joule. 2. The Physical Society of London. p. 274. "I am inclined to believe that both of these hypotheses will be found to hold good,—that in some instances, particularly in the case of sensible heat, or such as is indicated by the thermometer, heat will be found to consist in the living force of the particles of the bodies in which it is induced; whilst in others, particularly in the case of latent heat, the phenomena are produced by the separation of particle from particle, so as to cause them to attract one another through a greater space."

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

熱ねつエネルギー

目次もくじ

熱あつおよび内部ないぶエネルギーとの関係かんけい

歴史れきし的てき文脈ぶんみゃく

脚注きゃくちゅう

関連かんれん項目こうもく

外部がいぶリンク