歩む道そのものが違いました。

これまで加熱と冷却は自宅と駅を行き来するように、共通プロセスを逆転させたものだと考えられてきました。

しかしドイツのマックス・プランク研究所(MPI)で行われた研究により、加熱と冷却が根本的に異なる物理経路を辿っていることが示されました。

この発見は加熱と冷却をセットに考えていた私たちの常識を揺るがすものであり「加熱とはなにか?」「冷却とはなにか?」を新たに問い直すものとなるでしょう。

研究者たちも新たな発見について「熱力学のもう一つの法則とみなせるほどだ」と述べています。

加熱と冷却はどこで道をたがえてしまっていたのでしょうか?

研究内容の詳細は『Nature Physics』にて公開されています。

目次

  • 加熱の反対が冷却という常識は正しいのか?
  • 加熱と冷却は確率分布が進む道のりそのものが違う

加熱の反対が冷却という常識は正しいのか?

加熱の反対が冷却という常識は正しいのか?
加熱の反対が冷却という常識は正しいのか? / Credit:clip studio . 川勝康弘

私たちにとって、加熱と冷却は鏡像関係のような存在です。

たとえば冷凍食品を加熱して料理を作り、余ればまた冷凍し、翌日になったら再び温めて残りを食べる……というように生活の中では加熱と冷却を行ったり来たりが繰り返されます。

小学校の理科の実験でも、水を加熱したら沸騰し、しばらく放置すればまた水に戻ることを観察することで、加熱と冷却が行き来する現象であることを確認します。

また中学や高校の教科書でも、温度とは物体内部の粒子が運動するエネルギーであり、加熱することで粒子が加速し、冷却することで粒子が減速すると教わります。

ここでも、加熱と冷却はセットであり、粒子の運動エネルギーが大きいか小さいかだけで語られています。

さらに大学の熱力学の教科書では、温度は物体内の粒子がとりえるエネルギーの値によって決められ、加熱と冷却が基本的に同じプロセス(道)の行き来であるとされています。