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沸騰を読むー原子と寸法ー

夕飯のおかずはロールキャベツだ。合挽き肉からキャベツの葉に巻き込むのも結構難しい。落としブタで煮込みをしていると、蓋の周りから沸騰の蒸気が噴き出す。眺めていて不図思う。この水蒸気は水分子がボイルシャルルの法則に従って、体積膨張をしたものだと解釈しながら眺めている。物理学理論によれば、水分子の体積膨張とは解釈せずに、気体分子運動によって解釈するのだろう。ボイルシャルルの法則は、気体分子運動論から見ると、どこに行くのだろうか。まさか水の沸騰現象だけは「ボイル・シャルルの法則」で解釈するのじゃなかろう。ナベ底の水分子が、加熱されてそれ以上の熱エネルギーを吸収し切れなくなったために、水分子が極端に体積膨張して、供給される熱エネルギーを沸騰として外部に放出するのだ。水の分子は水素二つと酸素一つの化合分子だ。一気圧で、体積膨張する訳だから、膨張時の分子の空間寸法はとんでもなく大きい。その時の酸素も水素もその原子そのものが空間的に体積膨張すると考えなければならない。原子が空間寸法で拡大するという原子の解釈は無いようだ。原子論では、外殻電子の周回軌道半径が拡大するという解釈だ。その半径は水の沸騰時の体積膨張などとは考えていない。そもそも外殻電子の周回モデルなどの原子構造は考えられないから、全く別の原子像を考えなければならない。水の沸騰現象を見て、改めて原子寸法を全く違う認識で捉えなければならないと感じた。

水の沸騰を読めば、原子構造・寸法を考え直す。酸素原子も水素原子も沸騰で爆発的に体積膨張する。気体分子運動論は間違いだ。原子もエネルギーの局所化による質量的観測形態でしかない。熱エネルギーも原子質量と本質的に別物ではなく、ただその観測者側の概念的常識論が問題なだけである。

水素爆発の意味が理解できない。水素が空気中に7%になると爆発するという。酸素との結合と思うが、燃料電池の意味にもなるが、何故水分子になるとエネルギー放射するのかが理解できないのだ。水のお伽の世界 。

昨日の明けた今朝、やかんで湯を湯を沸かしながら沸騰の様子を見た。少しも水蒸気の体積膨張の様子が見えない。ただ水面がぼこぼこと波立っているだけで、水蒸気が膨らんでいるとは見えない。昨夜は、ロールキャベツが立派な味に仕上がっていた。美味かった。ロールキャベツの煮方は、内蓋に皿を使って煮ていた。表面は肉の煮汁で、水面と言うより油面となっていた。だから水蒸気が体積膨張した球状の塊のまま鍋の煮汁表面の縁から噴き出して来たのだ。それを見て、気体の体積膨張を読み取ったのである。水の沸騰現象は、表面に油があると良く観測できる。勿論、ロールキャベツのアク・油は途中で、表面からよく取り除いて食べた。日常生活の中に、自然は素顔を見せてくれる。自然に心を寄せてこそ、自然科学と言えよう。少しも研究費が掛らない真の科学論。今回、材料で『干瓢』を買えなかった。もう伝統的な食材も手間がかかり、職人が消えて行く悲しい思いを味わった。経済成長は、伝統的職人が消えて行く事なんだ。

『水素』に思う

今朝の直覚は水素が急に頭に浮かんだ。「浮図」と言う用語は急に図となって頭に浮かぶと言う意味なのだろうか。昨日は、電荷否定は科学的発見か と直覚に絡めて書いた。歳を取ると、理屈や計算は苦手になる。せめて過去に辿った頭の経路の中から関連した事象を引き出して、科学的解釈をする以外はない。2011/03/11東日本大震災での福島第一原子力発電所の『原子炉崩落事故』で気掛かりのことがあった。『水素爆発』である。水素が空気に触れると、7気圧の爆発力になることは工業高校で生徒に教えていたので知っていた。その凄まじさに、新聞記事での写真に遭遇してその水素爆発の意味を改めて考えてしまった。まさか、『陽子爆発』と言う意味ではないのだろうと疑念のままで来た。陽子と水素の違いはなんだろうかと考える。何も違いは無いだろうと。

水素の命名者は誰か? 元素名がそれぞれ成程と言う思いにさせる用語で付けられている。IT検索で、塩素を調べた。幕末の蘭学者 宇田川榕庵が「舎密開宗(セイミカイソウ)」に塩酸の翻訳用語で表したらしい。しかし水素を誰が初めて使ったかは分からない。それにしても、『水素』と言う命名は誠に巧いと感心した。また、元素に『素』の字を使う語感にも感心する。昔の日本人は、優れた翻訳の語感を持っていたと改めて思う。今日の直覚は酸素、炭素、窒素の日本語の命名者は誰かと思った事からである。漢字『素』を自分も使いたい。世界を構成する基が『エネルギー』であると考えた。その『エネルギー』の日本語訳に『素原』を使いたい。何処か『元素』に似ている。『エネルギー』が世界の「素粒子」である、それが前からの思いである。

水素の発見 1766年ヘンリー・キャヴェンディッシュが分離発見したらしい。1783年アントワーヌ・ラヴォアジェがhydrogeneと命名したらしい。その日本語訳を『水素』としたのは巧い翻訳と感心する。物理的には、陽子と水素の判別が分からないけれども。それは電子の実像不明である故。電荷否定について『電荷』という虚像 をご覧いただきたい。

水素製造の消費エネルギー とても不思議に思っている事がある。『燃料電池』のことである。新しい発電方式として、急に脚光を浴びて、実用化が進められている。家庭の発電方式やハイブリット自動車などに燃料として使われる。水素の製造過程で、どれ程のエネルギーを消費するのかがとても気掛かりだ。エネルギーを生み出す原料・燃料『水素』を造り出すことになるが、その製造工程でのエネルギー消費量がいくらなのかという素朴な疑問が解消しない。家庭の発電方式で使う場合は、その機械の製造から材料の調達・発掘すべての産業の関係したエネルギー消費量を計算して、発電エネルギー量との損得勘定を明らかにする必要があろう。燃料自動車は確かに、排気ガスでは水だけしか排出しないから、環境の問題は幾らか改善されるだろう。地球環境過熱化の問題は科学技術全体のエネルギー消費量の総量で抑制する方向でなければならないのである。経済成長と言う視点だけで、政策・技術が論じられ、推進され易い現実を未来の為にどう考えるべきかが問われているのだ。悩ましい問題に、リニア新幹線問題がある。どれ程エネルギーを多量に使うかを考えているのか?地球がどんどん過熱化されて、植物が枯渇し、生物の多様性が消滅し、生態系全体が崩れた時、すでに人間もその生存が不可能になることを認識したうえで、エネルギー消費を競って行くのだろうか。北極海の航路開設とエネルギー掘削など、温暖・過熱化の加速である事を。水素熱資源活用の問題を地球過熱化との視点で見るべきだ。

燃料電池の原理? 水素の酸化現象。それが化学反応によるエネルギー発生の原理らしい。化学反応式で表せば、 O2+2×H2=2×H2O+E(エネルギー) となるようだ。こんな単純な化学反応でも、水が生まれて、エネルギーを利用できるとは大変なことに思える。原料の酸素と水素の保有する熱エネルギーと化学反応後の水の保有して排出されるエネルギーおよび利用される熱エネルギー(あるいは電気エネルギーと言うのかもしれないが)(損失も含んで)等の総エネルギー量は幾らなんだろう。原子が結合すると何故エネルギーを放出するのだろうか。『質量とエネルギーの等価性』から解釈すれば、水素と酸素が結合して、どんなエネルギー変換を引き起すのだろうか。どの質量がエネルギーに変換するのだろうか。そのエネルギー変換現象の物理的意味を理解できないのである。燃焼と言う熱エネルギーに関する関係記事、燃える『酸素』の力とは?および太陽は何故燃える? がある。