温度スケールの変換に関する記事
摂氏温度と華氏温度は異なる温度目盛です。物体の温度を摂氏で測定し、華氏で表したい場合、摂氏から華氏に変換します。このセクションでは、温度目盛の変換方法を学びます。
1気圧の圧力では、摂氏温度計の凝固点温度は0℃です。 o摂氏、華氏温度計は32度 oF. 逆に、1 atm の圧力では、温度は 沸点 摂氏目盛の温度計の場合 = 100 o摂氏1度、華氏212度の温度計 oF.
温度計と温度目盛
温度計と温度目盛に関する記事
1.温度計
温度を測定するために設計された道具は温度計です。温度計には多くの種類がありますが、動作原理は同じです。通常、温度によって変化する物質の性質を持つ測定対象物を使用します。対象物の温度が変化すると、その形状や大きさも変化します。ほとんどの温度計は、温度変化によって膨張または収縮する対象物を使用します。よく使われる温度計はガラス管でできており、管の中心にはアルコールまたは水銀が入っています。温度が上昇すると、容器内のアルコールまたは水銀が膨張し、アルコールまたは水銀の柱の長さが増加します。逆に、温度が下がると、アルコールまたは水銀の柱の長さは減少します。ガラス管の外側には、温度計の目盛りとなる数字が刻まれています。アルコールまたは水銀の柱の上端が示す数字が、測定対象物の温度値を示します。
熱力学の第零法則
熱力学の第零法則に関する記事
これまでのところ、我々は接触している2つの物体が経験する熱平衡状態のみを観察してきた。
熱平衡の概念をより深く理解するために、3 つの物体 (物体 A、物体 B、物体 C とします) を復習しましょう。たとえば、物体 B と物体 C は互いに接触していませんが、物体 A は物体 B と接触しており、物体 A は物体 C と接触しています。下の図を見てください。物体 A と物体 B を除いて互いに接触しているため、物体 A と物体 C も熱平衡状態にあります。互いに接触していない物体 B と C も熱平衡状態にあるのでしょうか? 論理だけを用いると、接触していなくても、物体 B と物体 C も熱平衡状態にあると言えます。物体 A と物体 B は熱平衡状態にあり、つまり物体 A の温度 = 物体 B の温度です。
温度と熱平衡の定義
温度と熱平衡の定義に関する記事
温度の定義
氷に触れたことはありますか？手が氷に触れたとき、どんな感じがしますか？もし触れたものが火だったらどうでしょう？氷に触れると手は冷たく感じ、火に触れると手は熱く感じます。熱い、温かい、冷たい、冷たい状態とはどういう意味ですか？
温度の概念は、触覚で感じる熱さや冷たさから始まります。触覚で感じる感覚に基づいて、ある物体が別の物体よりも熱い、あるいは冷たいと判断するのです。熱い物体は温度が高く、冷たい物体は温度が低くなります。物体が冷たいほど温度は低くなり、逆に熱いほど温度は高くなります。物体の熱さや冷たさの尺度を温度と呼びます。気体運動論では、温度の定義、つまり物体の分子に何が起こるのか、そしてそれによって物体が熱い、温かい、冷たい、あるいは冷たく感じられるのかをより深く理解することができます。
物質の状態（微視的な性質に基づく）
物質の相（微視的な性質に基づく）に関する記事
日常生活では、物質の3つの異なる状態、すなわち固体（石、鉄など）、液体（水、ガソリンなど）、気体（空気など）に遭遇することがよくあります。これらの物質の3つの状態は、形状と大きさを維持する能力に基づいて区別されます。
固体は通常、一定の形状と体積を維持します。液体は固定された形状を保たず、容器に合わせて形を変えます。例えば、水をグラスに入れると、グラスの形に変化します。浴槽に水を入れると、浴槽の形に変化します。液体の体積は通常、常に一定です。グラスの水を浴槽に入れると、グラスの中の水の量は変わりません。水の形は変わることがありますが、大きさは決して変わりません。十分な力が加われば、固体と液体の数は変化する可能性があることを覚えておいてください。
原子論と運動論
原子論と運動論に関する記事
原子理論
古代ギリシャ人は何千年もの間、あらゆる純物質（金、鉄など）は原子から構成されていると信じていました。彼らによれば、純物質を細かく切り分け、さらに細かく切り分け、また細かく切り分け…と繰り返していくと、それ以上切り分けられない最小の断片が残ります。このこれ以上切り分けられない最小の断片を原子と呼びます。原子とは「分割できない」という意味です（ギリシャ語）。
当時、原子は分割できないものと考えられていました。しかし後に、科学者たちが電子と原子核（陽子と中性子）を発見したことで、原子は分割できないという前提は誤りであることが明らかになりました。つまり、原子は電子（負の電荷を持つ）と原子核から構成されています。電子は原子核の周りを回っています。原子核の中には、陽子（正の電荷を持つ）と中性子（電荷を持たない）が存在します。
相変化 臨界温度 三重点
相変化、臨界温度、三重点に関する記事
理想気体の法則の説明では、理想気体の法則は、実在気体の圧力と密度があまり大きくない場合にのみ、実在気体の挙動を正確に記述すると説明されています。圧力と実在気体の密度が十分に大きい場合、また実在気体の温度が沸点に近づく場合、理想気体の法則は不正確な結果をもたらします。これは、実在気体の分子間で起こる相互作用に関係しています。気体の圧力は気体の体積に反比例します。気体の圧力が十分に大きい場合、気体の体積は小さくなります。気体の体積が小さいため、気体分子間の距離が近くなります。分子間の距離が近くなると、分子同士が引き合います。これは、磁石の上に鉄片を置く場合と同じです。磁石と鉄片の距離が十分に離れていれば、磁石は鉄片を引き付けることができません。しかし、磁石と鉄片の距離が近い場合、鉄片は磁石に引き寄せられます。
ファンデルワールス状態方程式
ファンデルワールスは、オランダの物理学者J.D.ファンデルワールス（1837-1923）の名前です。ファンデルワールス状態方程式は、理想気体の状態方程式に似た気体の状態方程式です。違いは、理想気体の状態方程式は、実際の気体の圧力と密度が十分に大きい場合、正確な結果を提供できないのに対し、ファンデルワールス状態方程式はより正確な結果を提供できる点です。
この方程式の存在は、理想気体の状態方程式の限界を認識したファン・デル・ワールスに由来する。ワールスは、実在気体の圧力と密度が大きい場合に実在気体の状態にも影響を与えるいくつかの要因を追加することで、理想気体の状態方程式を修正した。
蒸発
蒸発過程は運動論を用いて説明できます。気体分子と同様に、水分子も運動します。違いは、水分子は分子間の引力によって互いに結びついているため、散乱することがない点です。一方、気体分子間の引力は弱いため、気体分子は融合することができません。運動する水分子には速度があります。高速で運動する水分子もあれば、低速で運動する水分子もあります。水分子の速度分布は、マクスウェル分布に似ています。
蒸発は、水分子の速度が十分に大きくなり、水分子間の引力が分子同士をまとめておくことができなくなったときに起こります。宇宙へ向かうロケットの速度が十分に大きいため、地球の重力ではロケットを地球上に留めておくことができないのと同様です。分子間の引力から逃れることができるのは、速度の大きい分子だけであることに注意してください。速度の小さい分子は、水のようにまとまったままです。
沸騰
沸騰は液体が気体に変化する過程です。沸騰は飽和蒸気圧が気圧と等しくなったとき（気圧＝大気圧）に起こります。ここでは水の沸騰についてのみ説明します。水の飽和蒸気圧は水の温度に正比例し、水の温度が高いほど飽和蒸気圧も高くなります。水を加熱すると、容器の底に小さな泡が現れることがよくあります。泡の存在は、液体が気体に変化していることを示しています。泡内の飽和蒸気圧が外気圧よりも小さい場合、泡は表面に到達する前に縮んで崩壊します。泡が破壊されるのは、泡内の蒸気の推力よりも外気の推力が大きいためです。外気圧は泡内の蒸気圧よりも高いため、外気の力がより大きくなります（P = F / A）。