輪ゴムを伸ばすと発熱するのはなぜですか？

質問

輪ゴムを手で思いっきり引き伸ばすと熱くなり、引き伸ばしたまま放熱したあと、元に戻すと冷たくなります。
とっても不思議です。
これって一体なんでですか？

回答No.1

hitokotonusi

エントロピーという言葉をご存じでしょうか。

洗面器の中に水を張ってそこに黒いインクを落すと、人間がかき混ぜなくても放置しておくとだんだんと混ざって行って、長い時間がかかりますが最後には全部が黒い水になります。特にかき混ぜるようなことをしたわけでもないのに、インクは勝手に水と混ざっていきます。これは、水とインクが別々のままよりも混ざったほうがより乱雑な状態であるためで、自然界には、このようにほうっておいたら状態がより乱雑な方向へ変化していくという性質があります。この乱雑さの程度を表す量がエントロピーです。

このエントロピーですが、エントロピーが増加する、つまり状態がより乱雑になるような変化をすると熱を吸収するという性質があります。

一方、上ではほうっておくと勝手に乱雑な状態に変化すると書きましたが、放っておかなかったら、つまり人間が外から手を加えてやると乱雑さを減らす方向へ変化させてやることもできます。この場合にはエントロピーが減少し、系は熱を放出します。

ここまでをまず把握してください。

さてゴムですが、ゴムはその内部は、ひものように非常に長い分子が繋ぎ合わされてできています。
この非常に長い分子は普通の状態では丸まった形で存在していますが、人間が引っ張ってゴムを伸ばすと、ゴムの中の長い分子は丸まった状態から引っ張った状態に変化します。このとき、乱雑さが減少します。つまりエントロピーが減少するので、ゴムは熱を放出し、人間は暖かくなったと感じます。引っ張った状態から手をはなすと、ゴムの中の分子が伸びた状態から丸まった状態に戻るので乱雑さがまします。このときエントロピーが増加するのでゴムは外部から熱を奪い、人間がさわると冷たく感じます。

お礼

でもエントロピー増大の法則からして少しだけエントロピーが増えてるらしいですね。
ありがとうございます。