毛細管現象とか、浸透圧で、高い所に移動した水の位置エネルギーってもともとはどういう種類のエネルギーだったんですか?

回答の条件
  • URL必須
  • 1人1回まで
  • 13歳以上
  • 登録:2010/08/12 15:00:08
  • 終了:2010/08/19 15:05:03

回答(8件)

id:kouji1975 No.1

コウジ回答回数35ベストアンサー獲得回数12010/08/12 16:00:58

ポイント19pt

位置エネルギーは重力ポテンシャル(重力の強さに比例)するものです。

これに、毛細管現象(表面張力)のエネルギーが勝つと、水が上にあがります。


浸透圧は属性現象なのでちょっと違いますが、位置エネルギーのみの計算になると、

同じように重力ポテンシャルからの引き算になるだけです。


http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%BD%8D%E7%BD%AE%E3%82%A8%E3%83%8...

id:TamU

ありがとうございます。

表面張力のエネルギーって何ですか?

2010/08/13 09:46:41
id:kekeyy No.2

kekeyy回答回数35ベストアンサー獲得回数02010/08/12 17:05:33

ポイント1pt (はてなにより削除しました)
id:loio No.3

loio回答回数342ベストアンサー獲得回数502010/08/12 17:41:17

ポイント19pt

分子間力です

http://ja.wikipedia.org/wiki/分子間力

http://ja.wikipedia.org/wiki/表面張力

http://ja.wikipedia.org/wiki/毛細管現象

id:TamU

ありがとうございます。

では毛細管現象で水が移動した場合、分子間力は弱まるのですか?

弱まるとしたら、どういう仕組みで弱まるのですか?

2010/08/13 09:49:31
id:jackal3 No.4

jackal3回答回数75ベストアンサー獲得回数72010/08/12 18:08:25

ポイント19pt

絶対に落ちてこないので、位置エネルギーは、0です。

毛細管現象で上に上がるのは、電荷のプラスとマイナスが引きあう力に起因しています。

極性のある分子が集まって液体になっているとそのような現象を示しますが、究極の原因は、静電荷力です。

地球の重力に対抗して、それと釣り合うある高さまで上がります。

あり得ない理由によって、表面張力がなくなれば、位置エネルギーがあったことになりますが、一応、あり得ないので、位置エネルギーはないとして、その定義からして間違いはないはずです。

毛細管をゴムで作っておき、その直径を広げれば、落ちてきますが、その時点で、毛細管現象で上に上がっているとは言わなくなるので、上の回答であっていると思います。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E5%BC%B5%E5%8A%9...

id:TamU

すごく良く分かりました。ありがとうございます。

位置エネルギーについてちゃんと理解していなかったようです。

2010/08/13 09:50:54
id:yamaneroom No.5

yamaneroom回答回数1040ベストアンサー獲得回数612010/08/12 18:43:39

ポイント18pt

毛細管現象と浸透圧は別物。

http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1110372...


毛細管現象のエネルギーは、分子間力による表面張力に由来する。


浸透圧のエネルギーは圧力、すなわち分子運動に由来する。

id:TamU

質問の答えになっていません。

ですがリンクはとても参考になりました。ありがとうございます。

2010/08/13 09:52:44
id:hanako393 No.6

hanako393回答回数1142ベストアンサー獲得回数872010/08/13 22:55:29

ポイント18pt

希薄溶液においては、全ての溶質のモル濃度の総和をΣm、Rを気体定数、Tを絶対温度とすると浸透圧Πは次の式で表される。

Π = RTΣm

分子の運動エネルギーの一種です。

Tが低いと駄目ですよ。

http://q.hatena.ne.jp/answer

id:TamU

ありがとうございます

分子の運動エネルギーって事は、熱エネルギーなんですか?

2010/08/13 23:51:48
id:rsc96074 No.7

rsc回答回数4359ベストアンサー獲得回数3982010/08/14 08:50:01

ポイント18pt

 こちらは参考になるでしょうか。毛細管現象は「表面張力によるポテンシャルエネルギー」のようです。下記PDFの14ページ下の方参照。浸透圧は自由エネルギーが減少しているのではないでしょうか。世の中には、強い力と弱い力と電磁気力と重力の4つの力しか存在しないそうです。消去法でいくと、強い力と弱い力は核に関係するものだから違う。重力も違う。残りは電磁気力。ということで、結局は、静電力による位置エネルギー(ポテンシャルエネルギー)が関与しているのでしょう。

●[PDF] 流れ学

http://www1.doshisha.ac.jp/~jmizushi/fluid/NagareI.pdf

http://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:OuPpQbexQ9kJ:www1.dosh...

※参考URL

●質問集

http://www005.upp.so-net.ne.jp/yoshida_n/qa_a50.htm

●建築材料と水分の基礎 ←「化学ポテンシャル」で検索

http://www.texte.co.jp/heat_moisture/moisture_basics.pdf

●物理化学のひろば

>自由エネルギー

http://homepage3.nifty.com/noritnk/chem/phy-chem.htm

id:TamU

ありがとうございます

とても参考になりました

2010/08/14 08:58:54
id:T_SKG No.8

T_SKG回答回数206ベストアンサー獲得回数182010/08/17 01:11:13

ポイント18pt

毛細管現象とか、浸透圧とかの説明は、他の方の回答を

ご参考ください。


で、疑問点の、水の位置エネルギーがどこから来たかですが、

浸透圧なら、濃度の高い水溶液が持っていた、物理化学的な、

一種のポテンシャルエネルギーです。


高圧に圧縮した気体は、エネルギーを持っています。例えば、

風船を飛ばすことができます。


浸透圧とは、溶質の分子が、溶媒の中を拡散しようとする圧力

ですから、濃い溶液とは、圧力の高い気体と同様のエネルギー

を持っていると考えることができます。


圧力の下がった気体と同じく、薄くなってしまった溶液には、

もはや、その種の潜在エネルギーは無くなっていますから、

もっと遡ると、溶液の濃度を高めるために利用した、例えば

製塩の時の、釜を煮詰めた時の、エネルギーに由来すること

になります。


毛細管現象の場合は、まだ水を吸っていない、毛細管の表面

が持っていた、これも一種のポテンシャルエネルギーです。


水の分子を引きつけやすい状態、形状で、例えばガラスの分子を、

用意したことが、そのエネルギーを用意したことになります。


一番最初に、水を吸っていない毛細管を作った時のエネルギーの

に由来すると言えます。


一度水を吸い上げてしまえば、そのポテンシャルエネルギーは

消えます。吸い上げた水を吹き飛ばせば、もう一度吸い上げる

ことができますが、これは、水を吹き飛ばすエネルギーで、

毛細管の内面に、一種のポテンシャルエネルギーを蓄える作業と

考えることができます。


http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%BD%8D%E7%BD%AE%E3%82%A8%E3%83%8...

id:TamU

なるほど。ありがとうございます

2010/08/18 23:59:43
  • id:ootatmt
    分子間力じゃない?
  • id:takejin
    分子間力として、エネルギー保存すると、分子間力を失うんでしょうか?
  • id:loio
    失うのはポテンシャルじゃないですか。
    重力によって位置エネルギーを失うがごとく、分子間力を使うことによって○○ポテンシャルを失うんでしょう。○○がなにかはわからん。

    つうことは、設問には、分子間力じゃなくて、○○ポテンシャルって答えないといけなかったのかな。
  • id:TamU
    少し疑問に思ったんですが・・・
    たとえば、一方が短い逆U字型の十分に細い管を作って、長い方の先端を水につけたら、短い方まで毛細管現象で水は進みますか?
    もちろん最高点は、水が届く高さにします。
    もしこのようなことがあり得たら、明らかに水の位置エネルギーは最初より高くなりますよね?
    あり得ないとしたら、なぜでしょうか?
  • id:rsc96074
    クーロン力による位置エネルギーかも。(^_^;
  • id:takejin
    実際にやればいいんだけど…
    器に水を入れて、布を器のヘリに掛ける。
    布は、内側では水の中に。外側では水面よりも上で、ちょっと下向きになっている。
    ほおっておくと、ヘリを超えるまでは「毛細管現象」上がる。
    さらに、布が濡れて、器の外に出て、布の端から滴下する。
    この水滴は、水面よりも位置エネルギーが高いですよね。
     
    さらに、思考実験
    この水滴を受ける器を用意して、同様にヘリから滴下。
    この第二の器は、第一の器よりも少し高い台に乗っている。
    この操作を繰り返すと、無限大の高さに水を持っていけます。
    どのエネルギーを使うの?
     
    分子間力だから、温度が低くなるのか?
  • id:miharaseihyou
    たぶん熱エネルギーのポテンシャルに還元されるんだろうけど、測定不能かな?
    気圧や気温の変化があるかどうか、密閉空間で測定しないと分からないし、理論値がどうなってとか分子力学あたりかな?
    オーストラリアの大きな井戸が同じ原理で水を汲み上げているそうだけど。
  • id:loio
    結局分子間力のポテンシャルが位置エネルギーに変換されているということでいいんじゃないでしょうか。

    思考実験的には、高さ10cmのところに磁石があって、高さ0cmのところにあるもう一つの磁石を水平移動でちかづけていくと、突然引きつけられて10cmの位置エネルギーを得たというところに似ているかと思います。もちろん磁石は10cm分の位置エネルギーが増加しています。減ったのは両方の磁石のポテンシャルです。くっついて安定的になった分エネルギーを失ってます。

    設問にかえれば、現象は毛細管現象で、力は分子間力で、位置エネルギーに変換されたのは分子間力のポテンシャル。

    >>
    この水滴を受ける器を用意して、同様にヘリから滴下。
    この第二の器は、第一の器よりも少し高い台に乗っている。
    <<

    ヘリから滴下しないでしょう。
    水同士および水と壁が引き合って上ってきてますから、これを超えるエネルギーを与えないと、滴下しない。
  • id:kuro-yo
    そういえば、超流動という現象もありますね。
  • id:TamU
    確かによくよく考えたら、高い位置に水を持って行っても滴下するはずないですね
    元々その高さまで登ってきたのは、毛細管現象の力が重力に勝っていたからですしね。重力より毛細管現象の力の方が強いから落ちて来はしませんね。
    でもその先端に平らな板を添えて、板と管のあいだの毛細管現象の力の方が強くなるようにしたら、その高さに水を貯める事はできないでしょうか?
  • id:rsc96074
    「○○ポテンシャル」ってもしかして、化学ポテンシャルのこと?(^_^;
  • id:loio
    >>
    でもその先端に平らな板を添えて、板と管のあいだの毛細管現象の力の方が強くなるようにしたら、その高さに水を貯める事はできないでしょうか?
    <<
    板の表面に水が移動すると思いますが、それは表面張力のためで、毛細管現象と元は同じ現象です。板がもともと持っていたポテンシャルを利用しているんだと考えます。そして、それは使い切れば終わりで、板は濡れれば終わりで、さらに滴ることはないでしょう。

    また板についた水を利用するためには、板から水をはがさないといけないが、それには、毛細管現象+表面張力で上ってきたエネルギー以上のエネルギーの投入が必要でしょう。

    >>
    「○○ポテンシャル」ってもしかして、化学ポテンシャルのこと?(^_^;
    <<
    分子間力のポテンシャルを表す用語がよくわからないので○○にしときました。
    熱力学的現象が起こっているのではないと思うので化学ポテンシャルじゃないと思います。
    rsc96074さんのいうところの「静電力による位置エネルギー(ポテンシャルエネルギー)」かと。
    ついでにいうと、分子間力は静電力のひとつと思いますので、まあ、なんと表現するかという違いだけだと思いますが。



  • id:TamU
    板を少し傾けたら、流れ落ちませんかね?
  • id:pyopyopyo
    落ちませんね。

    落ちることにしてしまって、永久機関を謳う製品ならありそうですが。

この質問への反応(ブックマークコメント)

「あの人に答えてほしい」「この質問はあの人が答えられそう」というときに、回答リクエストを送ってみてましょう。

これ以上回答リクエストを送信することはできません。制限について

絞り込み :
はてなココの「ともだち」を表示します。
回答リクエストを送信したユーザーはいません