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相転移ってこういうこと?

 エントロピーって、響きがかっこいい言葉ですね。
 どうもこんばんは、ライネです。

 インキュベーターの言っているエントロピーはよく解りませんでしたが、
 成恵さんの言うエントロピーは心に沁みるエントロピーです。
 専門家ではないうえに付け焼刃の知識なので、詳しく知りたい方は他を当たって下さい。
 私は「暖かいうちに食べるご飯はとっても美味しい」ということと解釈しています。


 実は昨日の宿題だった固体と液体の関係について調べていたのですが、
 正直なところ、私にはそれをうまく説明できる気がしません。
 とはいえ、避けて通れる話でもないので、ちょっと勘違いしているかもしれませんが、
 私なりの解釈で説明したいと思います。
 間違っている可能性がありますので、参考程度に留めておいてください。



 水を例に挙げますと、固体と液体と気体の関係は、氷、水、水蒸気ということになります。
 私の知識では、この変化は熱で起こることになっています。

 ちなみに専門的には、それぞれの状態の事を「相(そう)」と呼んでいるそうです。
 なので氷は「個相」とか、水は「液相」なんて言う方法もあるそうです。
 ということで、先ほどの固体と液体、液体と気体のような変化は「相転移」と呼ぶそうです。

 さて、この「相転移」ですが、どうやら熱以外の色々な条件でも起こるそうなのです。
 その中でも私に理解できそうな条件は「圧力」でした。


 どういうことかと言いますと、相というのは元気の良さだと思っていただけると、
 少しは理解しやすいかと思います。

 近所の子供10人くらいとお弁当をもって広い野原にピクニックに行きました。 
 お弁当を食べた後の子供が広い野原なんかにいれば、
 それはもう、後先の事を考えずに力の限り走り回ります。

気体

 水に例えれば、気体の水蒸気がこれに当たります。
 子供を捕まえようと思っても、本能のまま走っているのでなかなか捕まえられません。

液体

 ところが、走り続けていればだんだん疲れて、結構簡単に捕まえることができます。
 水に例えれば、液体の水がこれに当たります。

固体

 さらに、しばらく本でも読んで待っていれば、エネルギーを使い果たした子供たちは、
 特に苦労することなく捕まえられます。
 水に例えると、固体の氷ですね。

 人間はそれほど単純には行きませんが、そんな子供たちを集めて、おやつを配れば、
 また元気になって、わいわいと走り出します。
 ようするに食べ物が熱という話です。
 

 ところが圧力でも同じような状況になります。
 たとえば元気な子供たちでも、狭い部屋の中ならば簡単に捕まえることができます。
 食べ物はしっかりと食べていて走り回れるのに、部屋が狭いから捕まえやすいというわけです。
 
圧力

 虐待と言われてしまうかもしれませんが、もっと狭い部屋にぎゅうぎゅうに押し込めば、
 エネルギーはあるのに疲れ果てたときのように捕まえやすいわけです。

 相転移は熱だけではなく、圧力でもおこるということを理解していただけたでしょうか?
 さっそくこれを地球内部の話に変えてみましょう。


 地球の内側はあたりまえですが、地上に比べて圧力が高いです。
 特に内側に行けばいくほど高くなっていくでしょう。
 それと同時に熱も内側に行くほど高くなっていきます。

 核は金属でできているので、固体から液体への相転移には本来ものすごく高い熱が必要です。
 ところが内核はより圧力が高いので、本来十分な熱があるにも関わらず液体になることができません。
 一方内核より圧力の低い外核では、液体になることができました。

 マントルも似たような状況でして、下層部と上層部の間で熱と圧力がゆっくり変わっていき、
 途中(大体地下670㎞くらい)で、相転移して、大部分は一時停止してしまうそうなのです。
 ところがこれ以上の詳しい話はどうやらまだまだ良く解っていないそうです。

 まあ、今日は相転移についてお話しできたので、満足満足。
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合言葉は「真面目な事を不真面目に!」
記事の真偽は自己責任でお願いします。

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