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はい、みなさんこんにちは。今日もあなたにインフェクションの新型オトナウィルス小林です。
樋口です。 よろしくお願いします。 お願いします。
はい、というわけで、読書感想コーナーの後半。 あよっ。
はい、前回ね、樋口さんの方に鎌倉司本主義の本をちょっと紹介していただいてたんで、
あよっ。 今回僕がですね、本を読んできましたというやつですね。
ほい。 やりましたよ。やったんですけど、そんなに進んでないですね。
僕が読んでるやつはこれですね。万物を駆動する4つの法則、ピーターアドキンスさん。
科学の基本、熱力学を極めるって書いてあるんですよ。 むずいな。
重たい本なんですけど、これですね、言ってる4つの法則っていうのがあって、
この本の中に書かれているのが、第0法則、第1法則、第2法則、第3法則、合わせて4つの法則があるよっていうのを話をしてあって、
とりあえずゼロは読み終わって、1の途中っていうような感じでございます。
これですね、マジむずいです普通に。 いや、むずいやろうね、これ。
マジむずい。前回これ話したときに、経がどうとか並行がどうとか、
言葉の定義の再確認みたいなとこから結構いろいろあるっていう話してたじゃないですか。
もうそんなんもあるんですけど、なんていうか学者さんなんでしょうね、
この言葉はここでは定義しておくみたいなやつが結構多くて、
メモリをかなり占有されますね。 なるほど。
難しい。あと普通に中に数式出てくるんで、ちょっと頑張らないと読めないっていうやつで、
なんとか読み進めてまいりました。ちょっと面白かったなっていうところいくつかピックアップしていきますっていうやつなんですけど、
まず第0法則っていうのが、これ第0法則、温度の概念っていうところがあるんですよ。
これ読んで、話難しかったは難しかったんですけど、結構ピンときましたっていうところが、
ピンときたというか、温度ってそういうことみたいなやつがあったんで、
ちょっとそれまず喋ってみていいですか。温度ってどういうやつかっていうのをこの本で解説してあったんで、
それをちょっと説明してみるとですね、水なら水とかがあるじゃないですか。
水分子が詰まってできてます。水。で、その中に原子かな。いっぱい粒があるじゃないですか、細かく見ていくと。
その粒一つ一つに対して状態がいくつか決まってるらしいんですよ。これ量子力学の領域になるらしいですね、ここの話は。
ちょっと俺の解釈が合ってるか微妙なんで、ふわっと聞いてもらいたいんですけど、
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例えば水素原子なら水素原子ってあったら、その中に10段階ぐらいエネルギー状態があるらしいんですよ。水素原子の。
簡単に言うとテンションの低い水素原子とかテンションの高い水素原子みたいながレベル10まであるみたいなイメージだと思うんですよね。
で、その中で温度が低いっていうのはテンションの低いやつらが多い状態。レベル1のテンションの水素原子ばっかりが温度低い。
温度高いってなるとどうなってるかっていうとレベル1から10までのやつらが均等にいるっていう状態らしいんですよ。
その10ばっかりいるとかじゃなくてレベル1からレベル10までのやつらが均等にいる状態が温度が高いっていう状態らしいんですよね。
これめっちゃ難しいんですけど、読んでて思ったのが、つまりミニマムマックスもそもそも決まってるっていうことになるんですかねこれ。
10ばっかりにならんってことなのかな。 うん、なんかみたいな感じで書いてありましたね。
基本的にはその下が多いらしいんですよ。レベル1が一番多いっていうのが基本。
レベル2がエネルギーの状態が上がってレベル2みたいになってくるらしいんですよね。
まとまってる水とかがあったときに水素原子とか酸素原子とかが入ってると思うんですけど、
その原子の状態は基本的にばらつきがあるっていう前提のもと。
レベル1とレベル2とレベル3がちょこっとずつみたいな感じでなってるのが温度が低いやつ。
だから絶対冷度とかはもう完全にレベル1みたいな。 みんなレベル1みたいな状態ってことでしょうね。
だからそれ以下にならんのかな温度って。 っていうことみたいですね。
なるほど。 うん、なんからしいんですよ。温度の概念っていうのはとりあえずそうですよと。
いきなりむちゃくちゃむずいみたいな。
大変で分布のバランスのことをβという係数で表すみたいな。
β分の1に対して温度が比例するみたいなちょっとよくわからない話が出てきて。
マジむずいとか思いながら。
とりあえず温度っていうのがそうですよっていう話が第0法則だったんですよ。
まあまあ初っ端からマジむずくて。
まあまあでもなんか面白いですよね温度ってそういうことなんだっていう感じ。
そうね、原始の状態だよね。
たとえばパソコン今使ってます。でだんだん温まってきたら熱持ってくるよね。
これは原始がテンション上がってくるよね。
テンション上がってきてる。 おい、おい、おい、おい!みたいな感じになってくる。
テンション上がってくるんですよ。
っていうことよね。 だから多分倍物なんですよね人間的に。
倍物上がってきるよね。 倍物です。
俺らも熱くなってくるもんね倍物上がってくると。
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倍物の高さが温度の高さみたいな。
とりあえず温度の概念のところが結構そういうことみたいな。
水分子って見たときにその中にいろんな粒々がいっぱいいますねと。
こいつらの中にテンション高いやつ低いやついますよねと。
そのバランスを温度が高い低いっていう風に言うらしい。
というのが一旦前提として出てきましたっていうやつが第0法則なんですね。
次第1法則の途中まで読んだんでこれもちょっと話してみたいんですけど。
第1法則は何かっていうとエネルギー保存法則らしいんですよね。
っていうのいわゆるあるじゃないですか力強いエネルギー保存法則みたいなやつがあって。
この辺りは結構大学だったりとか高校とかで聞いたことあるねみたいな話だったんで。
なんとかやっていったんですけど思ってるやっぱり話深くて。
最初スタートから入ってくるのがエネルギー保存法則っていうのがまずありますよと。
これ何を言ってるかっていうとエネルギーは増えたり減ったりしないんだそもそも。
伝達移動はするけれどっていう話らしいんですね。
これを言うとつまり宇宙ってビッグワンから始まるじゃないですか。
その時のエネルギーって宇宙が絶対消滅する時まで同じエネルギー量としてあり続けるらしいんですよ。
宇宙全体のエネルギー量って変わんねえっていう感じらしいんですよね。
それが温度になったり速さになったりとかいろんなことをしてますよと。
閉鎖系っていう言い方しちゃったんですけど閉鎖された一つの系の中ではエネルギーは変わりませんっていうことらしいですね。
このあたりは知識として知ってるんでまあまあそうですよねって聞いたことありますみたいな感覚だったんですけど。
どういう実験がなされていったかみたいな話とかちょっと面白かったんですよ。
例えば魔法瓶、断熱系、要は熱を通さない、熱としてエネルギーが出入りしない状態をまず考えましょう。
魔法瓶の中に鉄の玉一個入れて蓋しましょうとするじゃないですか。
温度は外界に逃げない状態でその魔法瓶ガチャガチャガチャガチャ振ると中の玉がガチャガチャガチャガチャ動くじゃないですか。
その中に水を入れておいて水と鉄の玉入れてガチャガチャガチャガチャ振るとその鉄の玉が仕事をしますっていう。
仕事っていうのは力学でいうところの重たいものをこれぐらい動かしたみたいな。
要はそれをエネルギーっていう風に考えるらしいんですけど。
つまり水の中で仕事をしますとこれをすると中の水の温度が上がるということらしいんですよね。
それは鉄の玉が水に対して仕事をする。
その鉄の玉が動いて震えるみたいなエネルギー量。
力学的な仕事の量が水にエネルギーとして伝わっていって温度に変換されているっていう動きだと。
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じゃあこれと例えば一度上がったとするじゃないですか。
魔法瓶の中の水の温度が。
じゃあこれと同じことをしようと思って今度は鉄の玉じゃなくて電熱ヒーターを入れて一度上げよう。
っていうことをすると。
そうすると結果同じものが出来上がるよねっていうところがポイントみたいで。
なんて言ったらいいのかな。
つまり鉄の玉を中に入れてガチャガチャ振ったら摩擦で熱が上がると。
力学的エネルギーから水がエネルギーを得て熱になってると。
それは電熱線のヒーターを入れて温度を上げても出来上がる水って同じじゃん。
一度温度が高いだけの水が出来上がるよねっていうことらしいんですよね。
ここがポイントみたいで。
どういう経路をたどってそこのエネルギー量に到達したかっていうのは関係ないよね。
結果同じだよねっていうところにまずたどり着くらしいんですよね。
実験の話として。
なおかつじゃあ一度高くなった水があるとするじゃないですか。
その一度温度が高くなった水ってエネルギーを持ってるんで。
じゃあこいつが例えば密閉してたとしたら中から押す圧力とかが少し上がったりするわけじゃないですか。
水だと変わんないのかな。空気だったらそうですね。
つまり一度高くなった水から力学的エネルギー取り出すことができるよね。
あと熱を取り出すこともできるよねみたいな考え方になるらしいんですよね。
つまり魔法瓶断熱計の中に入れている水に対して何かしらのアプローチでエネルギーを入れますと。
するとエネルギー状態が高い水が出来上がります。
これはどんなアプローチを使ってエネルギーを与えても結果は同じ一度高い水が出来上がりますと。
これをまた電気のエネルギーとしてその一度分のエネルギーを取り出すか。
力学的なエネルギーとして取り出すか。
熱エネルギーとして取り出すかみたいなやり方に様々に変換できるということらしいんですよね。
なのでこの実験から言えることが一つの計に対していかなるアプローチを用いても結果的にその水の中に対してエネルギーを与えて溜め込む。
その中にエネルギーが溜まった。
このエネルギーはまたいかなるアプローチを持ってしても同じ量を出力することが出来るっていうことらしいんですよね。
これを内部エネルギーと言うんだよと。
なるほどなるほどみたいな。
ピントくるピントくる。
どっかで習ったみたいな。
エネルギーを変換できるってことだよね。
あれが分かりやすいよね。
位置エネルギーと運動エネルギーが確かあれや。
そうですね。
mhイコール2分の1mv2乗かなんかで。
位置エネルギーは運動エネルギーに変換できるし、運動エネルギーはまた位置エネルギーに変換できるしみたいな。
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それと同じように熱の世界と電気の世界も変換できるし。
熱の世界と力学の世界も変換できるしみたいなこと言ってる。
変換可能ってことだよね。
そうなんですよ。
これなんかいい例えがあったんですよ。
ある意味銀行みたいなもんだと。
例えばドルで預けようが円で預けようが、銀行の中身としては残高いくらみたいな次元の話であって、銀行からしたらあんまり知ったことじゃない。
いくらどの形式で入ってこようかみたいな。
また別の形式からドルで出勤することができたりとか、出力に対してはあんまり頓着がないっていう考え方ができるんだと。
変換する機能を持ってるというか、銀行の中に溜まってるエネルギー量でどういう形で出力するみたいな考え方にできるらしいんですよね。
なるほど。
つまりこれで電熱線で熱を与えたとか、鉄の玉を振って温度を与えたみたいなやつをエネルギーを与えて内部エネルギーが増加した、変化したみたいな言い方をするんだよっていうのを
そこでまた学んだんですよね。聞いたことある、内部エネルギーそういうことね、あったあったみたいな感じのやつをやってたんですよね。
こっからだっすね、ちょっとだんだん俺もついていけてなくてこの本に途中から。
こっから今度ね、熱っていうものに対する考え方について踏み込んでるところがあって、熱っていうのはプロセスであるっていう。
またなんか変なこと言うぞ。
例えば日本語で言ったときに熱を伝えるっていう名詞として取り扱うこともあるし、水が熱くなるっていう動詞として使うこともあるけれども、基本的に科学的な原則から見るとそれは間違ってる。
熱っていうのは温度が高いものから温度が低いものにエネルギーが移動するそのプロセスのことを熱って言うんだよ。
っていうらしいんですよ。
だから移動するエネルギーの流れみたいなのが書いてあったかな。
擬似的に重さを持たない流体として計算で扱うこともできるけれども、そこに物体、要は流体じゃないんでエネルギーが伝達されてるだけなんで、流体として扱うの間違ってると。
単純なエネルギーの伝達であるっていうのが書いてあったんですよね。
これもまた結構難しい話だなって思えてて、なかなか理解が進んでないんですか、整理ができてないんであんまり上手にしゃべれないんですけど、今のところ得た感覚としては、
熱って思ったのと結構違う。今まで学んでた内容で結局その分子のエネルギーがどうのこうのみたいな感覚なんだなって思ってたんですけど、もっと話が深いみたいで、原子単位で見るか塊として見るかで結構取り扱いが違いますみたいな話も書いてあって。
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原子単位で見たときの仕事って原子に対してエネルギーを与えてることになるのかな、それ内部エネルギーになるのかな、つまり空気を袋いっぱい詰めてると、それと機体の分子が中にいっぱい詰まってると、カオスに動き回ってるピンポンダマみたいなやつが中にいっぱい詰まってるとイメージしてくださいねみたいなやつがあるんですよね。
例えばこのピンポンダマを外側から袋バフって押したら押される部分のやつらがいるじゃないですか、押されたそのピンポンダマがコツコツコツコツって他のやつらに当たっていって、押された瞬間めっちゃ早いんだけどコツコツコツコツコツって他のやつらに詰まってるからいっぱいどんどん当たっていってエネルギーが伝達していって、他のピンポンダマの無作為な動きとして伝達していくんだよっていうことらしいんですよね。
なんで結局これが内部エネルギーになるんでこれが温度になるよって話らしいんですよ。
合ってますよねこれ 合ってる気がするね めっちゃむずいめっちゃむずいっていう動きと一緒で考えたときに温度が高いってことは中のピンポンダマがいろんな方向に運動している状態カツカツカツって動き回ってると、でこいつらを袋ごとズバッと動かしたらみんな同じ方向に原子が移動している。
さっきの温度が高い状態っていうのは無作為に動き回っている。けれどもその方向が統一されたっていうだけで原子が移動しているっていうことには変わりがない。
つまりこの袋ごと移動させたら中の空気たちそのピンポンダマたちは移動スピードを持ってるよね。で仕事としてこいつらエネルギーを加えられてるよねっていう解釈らしいんですよ。
ムズくないですかこれ。 ムズいね。
ただ多分持ち上げたから1エネルギーに変換されたっていうのは多分最終的な方弁っぽい感じになるんですよね。
だからエネルギーを与えて実際そいつらが上向きにグーンって動いて、で1メートル持ち上げたとしたら1メートル分原子が動くわけじゃないですか。
でそのエネルギーが1エネルギーとして最終的に保存されてるって話を多分したらしい。
なるほどね。でも今ピンときた。なるほど。
電車で考えたら分かりやすいかもね。電車と人間で。
60キロで走るよブワー電車でいきなりドーン止まったりしたらみんながオタオタとなってパパパパンチ動く感じ。
感性とかにも関わっちゃうんかな。 そうっすよね。
分からんけど。 すいません俺もちょっと今まだそれぐらいで。
なるほどね。 あんま歯切れよく説明できないですけど。今はこんぐらいなんですよね。
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あーなるほどね。動かすっていうことがエネルギーを持たせてるみたいな話になるのかな。
まあまあそんな感じらしいんですよね。
結局周りからギュッて押してやったらその中に詰まってるピンポン玉がカツカツカツカツっていっぱい動くじゃんと。
カツカツカツっていっぱい動いたってことは内部エネルギー高くなったじゃん。
だから温度は上がったじゃんみたいな考え方になるらしいんですよね。
でこの袋をギュッと外側に引っ張ったらカツカツカツってぶつかってた奴らがちょっとこうシュンって動いて
スピードが遅くなるっていう運動が遅くなるという考え方になるのかな。
で内部エネルギー下がるじゃんみたいな。
あ違うか。 それ圧力と温度の関係?
そうそうそう。
そうだ外側から引っ張ったらっていうかその場合そうだ常に多分原子が動き回ってるから袋の内壁に常に衝突してるって考え方になるのか。
だから常に袋を押してる状態だと。
で袋を広げたっていうことはその衝突がなくなったから外に対して仕事をしたっていう考え方になるのか。
分からなくなってきたね。
袋の外側に対して。で袋の外側の空気に対して押したっていう形になるので仕事をしてるから内部エネルギーは下がるっていうことか。
袋を通して外側の空気のピンポン玉をボーンて向こうにやったのでそこでエネルギーが伝達されたっていう考え方ですね多分。
やばいピントきてないな。そうなんかな。
当たってない。
なるほどね。
これマジむずいですよ。ちょっと俺もそれぐらいねまだ。
なるほど。
でなんとなくそういうところであーあーねって思いながら進んでて。今度ですね今ね。
熱の過逆性、逆向きに動くよねみたいな話のところにようやく到達したんですよ。
普通に過逆性って言ったら逆の動きをできるっていうことじゃないですか。
玉をこっちから転がして反対の回転させたら元の位置にゴロゴロって戻ってくるよねとか。
元の位置に戻せるよね反対の動きさせたらってやつのことを過逆性って言ってますよっていうやつなんですけど。
熱力学でいうとこの過逆性ってもうちょっと話が深いよみたいな感じになってきたんですよね。
でそこが今読んでるんですけど全然わかんないです。
全然わかんないです。一応なんて書いてあったかだけちょろっとしゃべりますね。
例えば鉄の玉で温度の高い鉄の玉を水の中に入れましょうとすると
例えば40度ぐらいの玉を20度ぐらいの水に入れたらなんとなく30度ぐらいに平均的になるわけじゃないですか。
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でその水も玉も同じぐらいの温度になって30度ぐらいになると。
これじゃあ水の温度を上げようが下げようが元の状態に戻すことできんよねっていう話があって。
ああなるほどそりゃそうだみたいな感じなんですよね。
でそれと同じように中の圧力を中の温度を上げたら空気の圧力が上がってピストンを押し出すよねみたいな話があったんですよね。
でその場合は何だったかな温度下げたらピストン元の位置に戻るよねみたいな。
ピストンがあって中の温度を上げると圧力が上がってピストンを押し出すと。
そこの温度をもう一回下げるとピストンまた元の位置に戻ってくるよね。
これは過逆性やったかな。
でえっとですねみたいな話。
でそれだけ聞くとそうなんだけどその先がちょっとよくわかんなかったすいません。
なるほどね。
これはねちょっと苦労してます普通に。
いやーこれたぶん理解するだけでもむずいし説明むずいだろうね。
でもなんか前回言ってたじゃないですかこういうことが知りたいんだみたいな。
でやっぱそれの返りはねありますね。
見てると。
一回読破してみて俯瞰して喋んないとこうなかなかちゃんとしたこと喋れなさそうだなって今思ってます。
なるほどなるほど。
なんかさっきちょっと思ったよね。
熱とは物質じゃなくて状態であるみたいなことを言ったよね。
であれに近いかなと思ったら波。
波は波が移動しているわけじゃないやん。
そうですね。
分子っていうか物体の動きが伝搬していきようだけやん。
だからある一点だけで見るとラジオでどう説明したらいいんかな。
ある一点だけ見ると分子が右左にこうやって移動しようだけ波っつんのは。
だから波っていう物質はないわけよね。
状態の移動やけ。
なんかそれに近いかなと思ったよね捉え方が。
たぶんそうっすたぶんそうっす。
だからここで何言ってたかっていうといろいろエネルギーってあるけど
たぶんほぼほぼ温度状態があるじゃないですか。
温度状態があってそれが力学的エネルギーだったりとかで
分子の衝突みたいのでその他にエネルギーが伝わるっていうのを熱って言ってるみたいな話なのかな。
それでいくとエネルギーっていうのは常に保存されてるんで減りも増えもしねえと。
でたぶんこの後エントロピーの話に行くんですよ。
だから可逆と不可逆の話をやってるんだけどもちょっとわかんないっすまだ。
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これなあ。
でもね高校と大学でたぶん熱力学ちょっとやってるんですけど。
大学でやったん?熱力。
たぶんたぶん。
芸場で?
一般教養で9大のほうの科目でやってたと思うんですけど。
9大もんねここは。
そうやってたと思うんですけどマジわからんかったっすね熱力学。
熱力を俺大学でやってねえもんねたぶん。
なんかようやくこれをなんか読んで熱力学に興味が持ててるんで面白く読み進められそうだなぐらいの状態です今マジすいません。
ちょっと待ってブラウン運動ってなん?
ブラウン運動ってあれじゃないですか分子とか原子とかが動いてるみたいなやつじゃないですか。
これそうよね。
なんかブラウン運動とはまた違うんかな熱力学と。
要はあれもずっと分子が動き回ってますよって話じゃなかったっけ。
そうだと思いますそうだと思います。
そうやんたぶん今ねググったんですけどブラウン運動は温度が高いほど微粒子が小さいほど激しくなるって書いてるんですよ。
まあいいやちょっといらんこと言わんめ。
ちょっとあのやってみます。
不確かなこと言わないようにしましょう。
これちょっとそのうち熱力学詳しい人来てもらおうかなまして。
ゲストで来てほしいよね。
まあでも頑張ります前遺伝子のやつも俺頑張ったんでこれを頑張ってちょっと理解してみます。
お願いします。
まあ一旦これぐらいしか喋れないですけど一旦こんなもんでいいですか。
はいよ。
じゃあ今回の特集感想ここまでです。
はいよ。
次回はこのシリーズです。
プリーズ。
はいありがとうございました。
