運動エネルギーについて

質問

フラスコの中で水を沸騰させて細いガラス管から水蒸気を噴出させ，羽根車に当てて回したとき，
「熱エネルギーが運動エネルギーに変換した」というのは分かります。

この場合，
「熱エネルギーが力学的エネルギーに変換した」という表現は正しいでしょうか？

ご存じの方，どうぞ宜しくお願いいたします。

中学レベルでお考えいただければと思います。
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回答No.3

久保 泰臣（@omi3_） · ベストアンサー

熱とは、動く分子の速さ(運動量)です。
　余談、衝突する物質が少ない地球熱圏や太陽コロナでは
　　飛び回り放題なので、とても高温になります。

フラスコの水の表面から飛び出した蒸気分子は、大気分子を押しのけて
　細いノズルを通過しますが、粘性や摩擦抵抗で制限され
　フラスコ内圧は、大気圧より0.05気圧ほど高くなり
　放出直後の蒸気の速さは 数m/sになります。
その時点で
　「熱エネルギーが (速さ*質量)運動エネルギーに変った」と言えます。

フラスコを核分裂熱で温め、羽根車で運動エネルギーを角速度に変え
　磁石を回してコイルに電流を流し10万kwの電気エネルギーを得ています。

熱エネルギーを利用し始めたのは
　羽根車を回す、力学的(な速さ*質量の)運動エネルギーではなく
　　100年昔のワット蒸気機関で
　　　ピストンを引く力学的(な力*移動量の)位置エネルギーでした。
　鋳物の質が悪かった初期のシリンダーは、内圧で破裂したので
　　シリンダー内を蒸気で満たしてからピストンで蓋をして
　　シリンダー内を水で冷やし、大気圧でピストンを動かしたのです。

ピストンを蒸気圧で押す時代も終わり
　（爆発圧の高効率利用と安価燃料流通で、レシプロエンジンは健在）
羽根車のタービンは、運動エネルギーを持つ多量な高速気体で、
　連続ブレードに揚力を与え、数段重ねて運動エネルギーを使い切る構造で
　近年のジェットは、遅い排出速度なのに量が多いので高効率で静かです。

夏の、気体が熱く水蒸気が多い、だけでも熱エネルギーが多い状態ですが
　力学的エネルギーを得るには、十分な温度差や圧力差が必要です。
逆に、温度差を得るエアコンやエコキュートでは
　電気エネルギーでヒートポンプを回さなねればなりません。

この辺りの研究に手を出すと、巨額の実証実験で大やけどをするそうです。

お礼

ご回答，誠にありがとうございました。
たいへん参考になりましたm(__)m

回答No.2

tetsumyi

正しくはフラスコの水を沸騰させるために下でアルコールなどを燃やすと思いますが、
このアルコールが燃える熱エネルギーが水の温度を高くして、つまり水の分子運動を激しくすることで運動エネルギーに変換されたと言う事です。

お礼

ご回答，ありがとうございました。
たいへん参考になりましたm(__)m

回答No.1

notnot

> 熱エネルギーが力学的エネルギーに変換した

表現としてはおかしいです。
「熱エネルギーが力学的エネルギーに変換された」
ですね。

補足

ご回答，ありがとうございます。
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「熱エネルギーが力学的エネルギーに変換された」
であれば，内容として正しいということでしょうか？
どうぞ宜しくお願いいたします。