ミキサーに野菜を入れると、摩擦で熱が生じているのですか？

質問

ミキサーに野菜を入れると、摩擦で熱が生じているのですか？
数分でジュースになるし、別にあったかくなっていないのですが、摩擦で熱が生じているという人がいるので・・

回答No.8

para3gathi · ベストアンサー

>みなさまわかりました
と書かれてますが、まだまだ誤解があります。誤解されていそうに思えたのは次の部分他です。
>その熱が、(途中省略)温度の上昇には直接繋がらないということ

でも調理科学における熱力学の論文を書くわけではないでしょうから、分らなくても実生活には関係しません。
でも行き掛かり上の責任で、もう一度補足説明します。

まず動力=仕事のエネルギの行方をきちんと言います。

1)摩擦として消費
前に言った通りですが、はとや際、野菜どうし、野菜とジュースの間の摩擦の他、ジュースが書き回されることによる分子間の摩擦があります。更に野菜が切られる時に変形が起きます。この際に分子間に摩擦も発生します。これをまとめて摩擦と言っているのです。摩擦として消費されたエネルギは全て熱に変わります。摩擦熱は昇温に寄与します。

2)粉砕のためのエネルギ
固形の野菜を細かく砕く時にエネルギが必要です。それは野菜の分子間を切るためのエネルギとして、また切って新しくできた面にエネルギ(界面自由エネルギ)を持たせるために使われます。これは一種のポテンシャルエネルギで、昇温には寄与しません。

3)氷の融解潜熱
氷が溶けるために必要な熱量です。昇温には寄与しません。この場合野菜はこおっていないので、無視して下さい。

私の予想でおそらく2)の粉砕エネルギよりも1)の摩擦熱になる方が圧倒的に多いのではと思って、最初の回答では敢て省略しました。それに粉砕エネルギは難し過ぎると思いましたので。これは計算が簡単ではないと言う意味でもあります。一応理論はありますけど。

それで摩擦熱に変わったエネルギは、潜熱と顕熱の２つの形でジュースに吸収されます。潜熱とはみえない熱で氷が溶けるのに使われます。でもこの場合には溶ける氷がないので、全て顕熱になります。
顕熱とは目に見える熱、つまり温度計で計れる熱です。従ってこの場合には、摩擦によって発生した熱は、その熱量に応じた分の昇温となります。
私が例題的に言ったほどの昇温が見られなかったのは、ミキサの動力が少ないか、ジュースが多かったかでしょう。
粉砕に使われる熱量は、分りませんが、この場合にはそれ程大きいとは思えなかったので敢て無視して説明しました。岩石を砕くなら別ですが。

回答No.7

ORUKA1951

書きながら思ったのだけれども、その御友人はしっかりと理解されている。
「摩擦で熱が生じている」という人は、
熱と温度がしっかり理解できている。ひょっとして理科が得意な方かな。
もしその方が、「熱」といって、あなたがそれを正確に「熱が生じている」と書かれたのなら、あなたもすばらしい。

回答No.6

ORUKA1951

＞冷蔵庫から出したばかりの野菜を５分ほどミキサにかけてみましたが、ジュースは冷たいままです。
　温度を測りましょう。
　加えられたエネルギーがそのまま温度上昇に使われるか否かは、決められません。繊維を切断することに使われるとその分、温度は上昇しない。ちなみにセルロースを引っ張って切った場合は吸熱になるはず。これは、固体の氷の水が分子間の結合を溶かれて液体になるときに熱が必要なのと同じだね。

　科学的には「摩擦で熱が生じている」は正しいのです。それが温度上昇に関わらなくてもです。もっと正確に言うと、「外部から仕事が加わるとそれは熱に変わる。」そのもっとも分かりやすいものが摩擦熱です。

★温度と熱は違いますよ。
　０℃の氷に熱を加えると、液体になっていくけど温度は上昇しない。
　同じ０度でも固体の水(氷)のほうが熱は少ない。だから、氷枕で頭は冷やせるけど、水枕だと熱を奪えない。

補足

なるほど！！
みなさまわかりました
刃が野菜にぶるかり合うことで、摩擦＝仕事量＝熱
は確かに生じている

しかしその熱が、モノ（ミキサの刃とか野菜）の温度の上昇には直接繋がらないということですね。

温度がかかっても、すぐに暖かくなるものもあるし、ぜんぜんあったかくならないものもあるし

刃の面積が小さいと野菜が触れる面積もせまいし、刃がゆっくり回っていれば摩擦も少ないですし

やっぱり現実の測定あるのみ、かな？

回答No.5

para3gathi

補足に答えます。私が前回答に書いたのは、あくまでも計算の一例です。質問者さんが使っているミキサの出力も、野菜の量も分りません。仮にと言う意味で、数学の教科書に載っている例題の様に、分りやすい数字で書いたまでです。10℃の昇温になる方が分りやすいのでうまくその様な前提を置いただけで、全ての場合に10℃ではありません。
ミキサがほとんど動力を食っていなければ、２，３℃しか昇温しないかも知れません。そういう意味です。計算の手順を説明しただけですから、実際の値は御自身で計算して下さい。
その様な説明でお分り頂けましたでしょうか。

回答No.4

ORUKA1951

そこで、小学校以来ですが、試してみました。・・そうとう上昇しますね。
　ジューサーが見つからなかったのでフードプロセッサーで
300mLの水で、５分間回転させて、10℃上昇しましたから、1分で約２℃上昇します。３０秒回転で一℃か・・。
　ミキサーだと、もっと効率が良いかな・・
　通常は氷とともに攪拌するので、氷の融解に消費されて気がつかないけど、意外と大きいというか、小さいというか。氷の融解熱３３４ｋＪ／ｋｇと相当大きい。←ジュールという単位が出てきた。

補足

冷蔵庫から出したばかりの野菜を５分ほどミキサにかけてみましたが、ジュースは冷たいままです。
とても10度も上昇したようには感じないのですが、フードプロセッサとミキサは違うということでしょうか？

ともあれ１０度も本当に上昇するのであれば、野菜をいっそ凍らせておいてから、ミキサにかけたほうがいいのでしょうね！

回答No.3

para3gathi

動力をある時間かける事は、物理学的には「仕事をする」と言います。掛けた動力×時間が仕事量、すなわちエネルギです。そのエネルギの大部分は熱エネルギに変わりますから、そのエネルギで材料が暖まります。

ミキサなど機械は空で動かしても動力がかかります。これは機械に摩擦があるためです。空動力と言います。材料を入れて増えた動力分が実働力で、この実働力がミキサなら材料を細かくする時に使われた動力です。
仮に実働力が300Wで回していた時間を6分(0.1h)とすれば、0.3kw×0.1h=0.03kwhの仕事をした計算になります。1kwh=860kcalですから、26kcalに相当します。
後は昇温の計算です。1kcalの熱量は水1kgを1℃昇温させます。野菜ジュースの比熱を水と同じだと仮定して、その量を260gとしましょう。26kcalの熱は0.26kgのジュースを約10℃昇温させます。大ざっぱにこの様になると思って下さい。

補足

え？１０?も上昇するのですか？冷蔵庫から出したばかりの野菜を５分ほどミキサにかけてみましたが、ジュースは冷たいままです。
とても10?も上昇したようには感じないのですが・・

回答No.2

nitto3

摩擦熱は発生しますが、そんなに大きくなくジュースが温かくなるほどではないです。
粉などを長い時間挽いていると実感できます。

回答No.1

ORUKA1951

そうですよ。
そう習ったのでは？？？忘れちゃったかな。
仕事、熱量、電力量の単位のジュールの由来となった、ジェームズ・プレスコット・ジュールの有名な実験( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B8%E3%82%A7%E3%83%BC%E3%83%A0%E3%82%BA%E3%83%BB%E3%83%97%E3%83%AC%E3%82%B9%E3%82%B3%E3%83%83%E3%83%88%E3%83%BB%E3%82%B8%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%83%AB#.E7.BE.BD.E6.A0.B9.E8.BB.8A.E3.81.AE.E5.AE.9F.E9.A8.93.E3.81.A8.E3.83.88.E3.83.A0.E3.82.BD.E3.83.B3.E3.81.A8.E3.81.AE.E5.87.BA.E4.BC.9A.E3.81.84 )は、容器の中で羽根車を回して、加えられた仕事が熱に変わること、仕事と熱が同じ事を示した・・という話。
　簡単に実験できるよ。魔法瓶かPETボトルに水を入れて温度計を入れて温度を測る。そして、ふたをして激しく振り回す。そして温度を測ったごらん。すぐ温度が上がるよ。
　えっと思ったら、試してみること。これがとっても大事。僕は母親にそうして育てられた。
　これに応答する前に、試してみようね。

補足

ペットボトルを数分するとやけに暖かくなるのは経験上知ってますが、現実的に、冷蔵庫から出したばかりの野菜を５分ほどミキサにかけても、ジュースは冷たいままです。
ミキサの場合、ペットボトル内の水よりも、内容物にかかる仕事量が少ないようです。
現実と机上は違うということでしょうか？