熱と温度の違いとは？

温度とは、あるものの中の粒子が平均してどれだけ速く動いているかを表す尺度である。熱とは、より熱いものからより冷たいものへ渡っていくエネルギーである。温度は粒子ひとつあたりの値で、熱は合計である。80度の紅茶は40度の風呂より熱いが、20度の部屋に対して風呂はおよそ二百倍の熱を与えることができる。含む水が六百倍あるからだ。温度は「どれだけ熱いか」に答える。熱は「どれだけのエネルギーが移ったか」に答える。

温度とは、あるものの中の粒子が平均してどれだけ速く動いているかを表す尺度であり、熱とは、より熱いものからより冷たいものへ移動中のエネルギーである。温度は粒子ひとつあたりの値で熱は合計なので、この二つは分かれる。20度の部屋にある80度の紅茶と40度の風呂を考える。紅茶のほうが熱いが、風呂は部屋におよそ二百倍の熱を与えることができる。含む水が六百倍あるからだ。熱は温度差があるあいだだけ流れる。熱いスプーンを冷たい水に入れると、エネルギーはスプーンから水へ渡り、スプーンは冷め、水は温まり、二つが同じ温度になった時点で流れは止まる。「同じ温度」とはそういう意味で、流れるものが残っていないということだ。熱は流れなので、物体は熱を含んでいない。物体が持っているのは粒子の動きと配置に蓄えられたエネルギーであり、熱とはそのうち、より冷たいものへ渡っていく部分である。温度が動かないまま熱が流れることもある。0度の氷を20度の飲み物に入れると、熱はより温かい飲み物からより冷たい氷へ渡るが、氷は溶けるあいだ0度のままである。氷の硬い構造をゆるめて水にすることに熱がすべて使われ、粒子を速める分が残らないからだ。

温度はタンクの水位で、熱は二つのタンクをつなぐ管を通って一方から他方へ流れる水である。幅が広く浅いタンクと、背が高く細いタンクをつなぐと、水は水位の高いほうから低いほうへ、水位がそろうまで流れ、そこで止まる。水位が、水がどちらへ流れるか、いつ止まるかを決める。水がどれだけあるかについては何も語らない。低い水位の広いタンクは、どれだけ高く満たしても細いタンクよりはるかに多くの水を持てる。温度も同じように働く。エネルギーがどちらへ流れるか、いつ流れが終わるかを決める。流れる元になるエネルギーがどれだけあるかは語らない。その量が熱であり、どれだけ熱いかだけでなく、どれだけの物質があるかによって決まる。