クイズ問題: 「容器に閉じ込めた液体の一部に圧力を加えると、その圧力は液体の各部分に同じ大きさで伝わる」という原理を、発見者の名前をとって「何のの原理」という?
答え: パスカルの原理

関連するWikipedia記事の抜粋:
title: ルーニ
text: 電気浸透(でんきしんとう、英語:electro-osmosis)とは、液体と固体が接している所に電圧をかけた場合に、液体が移動する現象。これにより生じる液体の流れを電気浸透流(でんきしんとうりゅう)という。液体の中にある溶質や荷電粒子だけが動く電気泳動と違い、バルクの液体が動く現象である。19世紀初め、物理学者ロイスが電気泳動と同時に発見した。
title: オートクレーブ
text: 気体との反応を行う場合、その反応速度は気体の溶媒中の濃度、すなわち溶解度が高いほど加速される。ヘンリーの法則の通り、気体の溶解度はその圧力が高いほど高くなるので高圧での反応が有利である。また気体を溶解させるには撹拌して気体の泡を溶液に抱きこませる方法が効率的である。そのため、単なる封管よりも撹拌装置を備えたオートクレーブの方が有利となる。
title: 調速機
text: ワットの調速機の平衡(球の重さとその回転という2つの力の平衡)からの類推で、ギブズは2つの実体の平衡に依存する熱力学系を作り出す熱力学的平衡の理論を考え出した。1つめは中間物質に供給された熱エネルギーであり、2つめはその中間物質が発揮する運動エネルギーである。この場合の中間物質は蒸気である。このような理論的研究からギブズは1876年、『不均一な物質系の平衡に就いて』という論文を発表し、ギブズの調速機を製作した。それらの定式化はギブス自由エネルギー方程式という形で今日の自然科学で化学反応の平衡を決定するのに使われている。
title: カルノーの定理 (熱力学)
text: たとえば、一般的に蒸気機関は水蒸気を圧縮・膨張させて動力を得ているため、作業物質は水蒸気となる。カルノーの定理は、この水蒸気の代わりに他の気体(あるいは液体、固体)を使用しても最大効率は変わらないことを意味している。
title: 電気化学
text: 19世紀末には、熱力学の発展が電気化学に大きな影響を及ぼした。ヴァルター・ネルンストによるネルンストの式の提唱である。これによって電気化学反応は一般の化学反応と同等に扱うことが出来るようになった。電位がギブズエネルギーを電気量で割ったものであることを示したこの式は、電位差が電気化学反応を推し進める原動力であり、電位差がなければ電気化学反応が起こらないという事実の理論的な裏づけとなったのである。
title: パスカルの原理
text: パスカルの原理(パスカルのげんり、英語:Pascal's principle)は、ブレーズ・パスカルによる「密閉容器中の流体は、その容器の形に関係なく、ある一点に受けた単位面積当りの圧力をそのままの強さで、流体の他のすべての部分に伝える。」という流体静力学における基本原理である。
title: 分子間力
text: 電荷的に中性な原子や分子においても分子間力が作用する。気体が冷却されて液体や固体になるのは、分子間力が存在するためである。水滴がガラスに付いたり接着剤がものをくっつけたりするときの力も分子間力であるから、単に分子の間の力に限定するのも好ましくはない。分子間力は最初にオランダのファン・デル・ワールスによって、相転移の研究のために導入された。そのため、分子間力自体をファンデルワールス力と呼ぶこともある。
title: フロギストン説
text: 一方で、アーノルド・サックレーは以下のように別の解釈をとっている。ニュートンの影響により、化学反応の際にはたらく力を定量的に求める動きが高まり、化学親和力の概念が導入された。そして、親和力の大きさから化学反応を説明しようとしたが、結果的にそこから得られるものはなかった。そこで、力の大きさではなく、より実践的に、化学的な性質を元にして反応を説明しようとする考えが起こり、その始まりとなったのがシュタールのフロギストン説であった。この動きは以後ラヴォアジエを経てドルトンの原子論に到達した。つまりフロギストン説は化学の進歩において重要な役割を果たしたとする考えである。
title: 化学ポテンシャル
text: 化学ポテンシャルはアメリカの化学者ウィラード・ギブズにより導入され、浸透圧や化学反応のようなマクロな物質量の移動が伴う現象で重要な量である。
title: ファラデーの電気分解の法則
text: ファラデーの電気分解の法則(ファラデーのでんきぶんかいのほうそく、英語: Faraday's laws of electrolysis)とは、1833年にマイケル・ファラデーが発見した、電解質溶液中の電気分解に関する法則である。第一法則と第二法則がある。電気分解は電子の授受によって引き起こされる現象であるから、電解を行ったとき、各電極で発生または析出する物質の量は、電子の授受に関係したイオンの価数および、電解に使われた電気量、つまり、電子の物質量に関係しているはずである。電子の存在が明らかでなかった1833年、ファラデー(イギリス)は、電気分解における物質の変化量と電気量(通じた電流の強さと時間の積)との間に、以下の関係が成り立つことを実験的に見いだした。これをファラデーの電気分解の法則という。
title: きみはペット
text: 平衡熱力学(へいこうねつりきがく、英: Equilibrium Thermodynamics)は、熱力学的平衡の観点から系における物質やエネルギーの変換を体系化する物理学の一分野である。平衡という言葉は、静的な状態が保たれていることを意味する。平衡熱力学はカルノーサイクルを分析することから始まった。熱機関について考えると、初めは内部が熱平衡にあるシリンダーに封入された気体が加熱されてバランスを崩され、いくつかの段階を経て最終的に再び熱平衡に至り、仕事が引き出されることがわかる。
title: ジェームズ・プレスコット・ジュール
text: 実験の結果、水の温度上昇はボルタ電池のときと同じく、ジュールの法則が成り立つことが分かった。すなわち、コイルの温度変化は無く、熱は生み出されたものであることが確かめられたのである。ただしこのときジュールは、電磁気が機械的な力を熱に変えていると考えていた。
title: ニコラ・レオナール・サディ・カルノー
text: この過程で、シリンダー内の空気はAから熱をもらい、Bに熱を与えている。つまりAからBに熱が移動したことになる。そしてその過程で、ピストンを上下させるという仕事を行っている。仕事に使われる以外の余分な熱の移動は無いため、これが熱機関の最大効率となる。また、上の説明では空気を膨張・圧縮させたが、カルノーの定理によれば、最大効率は熱を伝える物質には依存しないのであるから、これは空気以外の気体、あるいは液体や固体でも理論的には構わない。
title: カロリック説
text: やがて熱波動説が受け入れられていくと、カロリック説の支持者のなかには、このエーテルの概念をカロリックにあてはめることもあった。すなわち、熱はカロリックが振動することで伝わるとする考えである。このように、カロリック説の支持者のなかでも、カロリックの定義は大きく分かれるようになっていった。そのような中でも、説の支持者の間で見解が統一されていたのが、カロリックの存在、及びその量が保存するという熱量保存則であった。したがって、熱量保存則が成立しない事象(熱による仕事の創出、仕事による熱の創出)についての定量的な論展開が必要であった。
title: ジェームズ・プレスコット・ジュール
text: 1843年、ジュールは、おもりの力によって水中でコイルを回転させる実験を行った。コイルを回転させると誘導電流が発生し、水の温度が上昇する。この場合も熱量保存則では、コイルから熱が移動するため、コイル自身は温度が下がっているはずである。一方、「熱は物質でなく振動状態と考えるなら、単なる力学的作用によって、たとえば銅線でできたコイルを永久磁石の磁極の前で回転させるというようなことによって、熱が作り出されないとする理由は何もないように思える」ジュールは、コイルを含めた全体の温度変化を測ることで、熱がコイルから移動してきたのか、それとも新たに発生したのかを確かめようとしたのである。
title: ジュール熱
text: ジュール熱(ジュールねつ、英: Joule heat)は、(抵抗がある)導体に電流を流したときに生じる発熱であるジュール効果によって発生する熱エネルギー。
title: 理想気体
text: 実在の気体は理想気体の性質を満たさないが、高温になると理想気体と似たふるまいを示す。この現象について、カロリック説では、高温の気体ではカロリックの持つ膨張力(斥力)が強くはたらき、分子間力が無視できるようになるためだと説明されていた。それに対し、ルドルフ・クラウジウスは、高温では分子間力に対してなされる仕事が、外圧に対してなされる仕事と比べて無視できるほど小さくなるためだと述べ、カロリックを使わずにこの現象を説明した。
title: 電気分解
text: 電気分解に必要な電源電圧は、目的物質の標準電極電位やネルンストの式、プールベダイアグラムなどから計算される理論電解電圧に、過電圧や液体の電気抵抗(溶液抵抗)を加えた値となる。反応の種類にもよるが、一般的な反応では 10 ボルト以下の電圧で十分に進行する。理論電解電圧以下の電圧では電気二重層の充電に使われる電流(非ファラデー電流)がわずかに流れるだけであるが、電気分解が進行する電圧に達すると反応速度に応じた電流(ファラデー電流)が流れる。電流値は電極形状や電解槽の構造、温度、分極などの影響で変化する。
title: カロリック説
text: カロリック説ではこの問題は、水と水銀ではカロリックをひきつける力の大きさが異なるためだと説明できる。ブラックは、ファーレンハイトの実験からさらに研究を進め、比熱や熱容量の概念を作り上げた。
title: ファラデーの電気分解の法則
text: これは、1グラム当りの等量の物質を析出させるのに必要な電気量は、物質の種類によらず一定であることを示している。この一定の値 F は、ファラデー定数と呼ばれる。電気分解の法則の発見は、原子説からの推論により、電気の基本粒子(電子)の存在を強く示唆することとなった。
title: 圧力測定
text: エジソン効果により、フィラメントから熱によって放出された電子が、気体分子と衝突して、気体分子はイオンとなる。そのイオンはバイアスされた陰極に引き付けられる。その陰極を通じて流れる電流の量は、イオン化する速度に比例する。イオン化する速度は気体の量、すなわち圧力の関数となるため、この電流から気体の圧力を測定することができる。
title: 電気化学
text: 電気化学反応が電極の酸化還元の傾向や電解質に関連していることはその後の研究で明らかとなり、数多くの電池が開発された。その中でマイケル・ファラデーにより、ファラデーの電気分解の法則が発見される。この発見で物質量は電気量と密接な関係を持つことが明らかとなり、化学反応の理解に大きな寄与を果たした。
title: 気体
text: 巨視的観点で観測される気体の性質には、気体粒子そのものに由来するもの(速度、圧力、温度)とそれらの環境によるもの(体積)がある。例えばロバート・ボイルは一時期、気体化学を研究していた。彼は気体の圧力と体積の関係について巨視的観点で実験を行った。その実験でJの字形の試験管のようなマノメーターを使い、その管の一端に一定粒子数で一定温度の不活性気体を入れ、さらに水銀を入れて密封した。そして、水銀の量を増やして気体にかかる圧力を増すと気体の体積が小さくなることを見出し、数学的には反比例の関係にあることを発見した。つまり、体積と圧力の積が常に一定になることをつきとめた。ボイルは様々な気体でこれが成り立つことを確かめ、ボイルの法則 (PV = 定数) が生まれた。
title: ヘンリー・キャヴェンディッシュ
text: 1776年、デンキナマズについての論文中で、電気伝導度の物質ごとの違いについて測定している。キャヴェンディッシュは電気抵抗についての研究を進め、1781年にオームの法則を発見している。実験方法は以下のとおりである。まず、ガラス管の中に塩の溶液を入れる。そしてその管の中に両端から導線を差し込む。次にライデン瓶で電気を発生させ、そのライデン瓶に片方の手を触れる。もう片方の手でガラス管に差した導線を持つと、電流はライデン瓶からキャヴェンディッシュの体を経由してガラス管内の塩の溶液を通る。塩の溶液も電気を通すが、電気が溶液中を通る距離が長いほど、抵抗が大きくなり、流れる電流は小さくなる。この距離はガラス管に差し込む導線の位置を変えることで調整できる。
title: ルドルフ・クラウジウス
text: また、電解質の解離の概念を提出(1857年)。電流によって水溶液中の物質の解離が引き起こされるとした。この概念をもとに、スヴァンテ・アレニウスは電気分解論を確立した。
title: ルシャトリエの原理
text: となる。この式をファントホッフの式という。反応温度による平衡の移動についてはファント・ホッフによってル・シャトリエよりも早く平衡移動の原理として考察されていた。この式によれば反応エンタルピーが正(吸熱反応)ならば、反応温度が上昇すると平衡定数は増加し、生成物への移行がより有利になる。逆に反応エンタルピーが負(発熱反応)ならば、反応温度が上昇すると平衡定数は減少し、原料への逆反応がより有利になる。
title: 触媒化学
text: 触媒は、特殊な触媒力とでもいうべき力によって触媒作用を生み出していると考えられていたが、ヴィルヘルム・オストワルトが触媒の定義を「反応速度を変えるが、平衡を変えないもの」とした。そして、その定義から酸や塩基が触媒であることが認知された。
title: 原理
text: 17世紀にブレーズ・パスカルが「密閉容器中の流体は、その容器の形に関係なく、ある一点に受けた単位面積当りの圧力をそのままの強さで、流体の他のすべての部分に伝える」と指摘し、これは現在パスカルの原理と呼ばれている。
title: 圧電効果
text: なお、piezoelectricity は圧電気のほかピエゾ電気とも訳され、ギリシャ語で「圧搾する」、または「押す(press)」を意味する piezein (πιέζειν) からハンケルにより名付けられた。
title: ジュール＝トムソン効果
text: ジュール=トムソン膨張は、多孔質壁を介して気体の入る2つの部屋をつなぎ、2つの部屋それぞれの圧力を均一に保つ条件のもと、一方の部屋から他方へと気体を押し出すというものである。例えば圧力レギュレータで一定圧力に調整されたガスを多孔質を通して大気へ解放する状況がこれに当てはまる。このとき、終状態の圧力は始状態の圧力よりも必ず低くなる。ジュール=トムソン効果は分子間距離が増大する際、分子間力に対して仕事をするために起こる。そのため理想気体ではこの現象は起こらない。高圧の気体の冷却効果として重要である。また、液化した気体の気化熱による冷却や断熱膨張による冷却とは区別する必要がある。
title: ヤマト1
text: 電磁推進は、海水中の電流と磁場によりフレミング左手の法則で示される方向に発生するローレンツ力を利用して船を動かす方法である。例えば、電磁石により海水中に上下方向の磁場を発生させ、船体に設けた一対の電極により海水に船体左右方向の電流を流すことで、船の推進力を得ることができる。ローレンツ力ベクトルは磁場と電流の外積で表され、海水電流のジュールロスは電流の2乗に比例するため、同じ推力を得ようとするとき磁束密度が大きいほど推進効率は高くなる。
title: ヴァンデグラフ起電機
text: 高電位電極の内部に力学的な手段で電荷を少量ずつ送り込むという発電方式は、トムソン(ケルヴィン卿)が1867年に発明したケルヴィン水滴誘導起電機にまで遡る。これは帯電した水滴が同符号の電荷を帯びた受け皿へと連続して滴り落ち、電荷を蓄積していく仕組みだった。この方式では受け皿からの静電斥力に抗して水滴を運ぶのは重力であるが、トムソン自身ははじめ水滴ではなくベルトを用いて電荷を運ぶことを提案していた。
title: ジェームズ・プレスコット・ジュール
text: そこでジュールは、水に入れた導線にボルタ電池を使って電流を流し、そのときの水の温度上昇を測定するという実験を行った。そしてその結果、電流によって発生する熱量Qは、流した電流Iの2乗と、導体の電気抵抗Rに比例することを発見した。すなわち、
title: 静電気学
text: 古典古代より、琥珀のような物質をこすると軽い粒子を引き寄せることが知られていた。英語においては、ギリシャ語で琥珀をあらわす ήλεκτρον という単語が electricity(電気)の語源となった。静電現象の原因となっているのは、電荷が互いに働かせる力である。この電荷による力はクーロンの法則によって記述される。静電的に誘起された力はやや弱いとみなされがちだが、電子と陽子間に働く静電力(水素原子を作り出している)は、同粒子間に働く重力の10倍もの強さがある。
title: 電気化学的二元論
text: 電気化学的二元論(でんきかがくてきにげんろん、英: Electrochemical dualism)とは、すべての物質が正の電気を持つ部分と負の電気を持つ部分が結びついてできているという化学結合に関する理論のことである。 ハンフリー・デービーがこの説を最初に唱え、イェンス・ベルセリウスがそれを一大理論として集大成させた。 現在でいうイオン結合の考え方の嚆矢といえる理論である。 理論が提唱されていた当時に研究されていた物質の多くは単純な無機化合物であり、この考え方をうまく適用することができた。 しかし理論提唱後の有機化学の発展により、多くの有機化合物とその化学反応が知られるようになると、この考え方と矛盾するような現象が多く発見されるようになった。 最終的にはアンドレ・デュマとその弟子たちによる電気的性質を考慮しない一元論によって淘汰された。一元論は最終的には原子価説として確立された。
title: ヴィルヘルム・ビヤークネス
text: ヴィルヘルムは流体力学と電磁気学の類似性を研究するために、両者の様々な現象を比較した。彼は2つの回路に模して流体内に置かれた2つのシリンダーの回転を調べた際に流体間の引力と反発力が流体と周囲流体との間の境界層内で発生する新たな渦によって起こることを発見した。これはそれまでの渦度保存ではなく、渦度が時間とともに変化することを意味していた。彼は1897年にそこから循環が時間とともに変化する条件を示す簡潔な理論式を導き、これが「ビヤークネスの循環定理」となった。また彼は、等圧面と等密度面が交差することによって囲まれた管を電磁気学に倣って「ソレノイド 」と名づけた。これは循環の向きや強さと関係した。
title: 熱の仕事当量
text: ジュールによる熱の仕事当量の実験で最も有名なものは、羽根車による実験であるが、これは1845年に初めて行われた。水中(または他の液体中)で羽根車を回し、その運動で生まれる熱を測定するという仕組みである。羽根車の回転にはおもりを使用し、おもりの重さと、回転中におもりが下がった長さから仕事量を求める。
title: 電気
text: 抵抗器は最も単純な受動素子である。名前が示す通りそれを通る電流に対して電気抵抗を示し、エネルギーの一部を熱に変換する。電気抵抗は導体内を電荷が移動する結果生じる。例えば金属では主に電子同士やイオン同士の衝突によって電気抵抗が生じる。電気工学の基本法則であるオームの法則によれば、抵抗器を流れる電流はその両端の電位差に比例する。多くの物質の電気抵抗値は、広範囲の温度や電流値に対してほぼ一定である。抵抗値の単位オームはゲオルク・オームに因んで命名されたもので、ギリシア文字 Ω で表す。1Ωの抵抗器に1ボルトの電位差を印加すると1アンペアの電流が流れる。
title: パスカル (単位)
text: 1パスカルは、1平方メートル (m) の面積につき1ニュートン (N) の力が作用する圧力または応力と定義されている。その名前は、圧力に関する「パスカルの原理」に名を残すブレーズ・パスカルに因む。
title: 接着
text: 吸着という現象でも知られているが、二つの物質はファンデルワールス力により結びついている。ファンデルワールス力は物質内の正電荷と負電荷とを帯びた部分により二つの物質が引き合う力である。正電荷や負電荷への分極は、分子が永久分極している場合の力(キーソム力)と普遍的に生じる分子の電子が乱雑に動き回ることで、一時的に電子の密度が偏ることで発生する力(ロンドン分散力)とがある。
title: ルシャトリエの原理
text: アンモニアの生成反応は発熱反応、すなわち反応エンタルピーは負の反応である。よってファントホッフの式により反応温度が上昇すると平衡定数は減少し、吸熱方向の反応である原料への逆反応が有利となる。このようにしてルシャトリエの原理が説明できる。
title: 電気
text: エルステッドはその発見を完全には解明しなかったが、その現象が相互的であることは述べている。すなわち、電流が磁石に力を及ぼすと同時に、磁場が電流に力を及ぼすということである。この現象をさらに研究したのがアンドレ=マリ・アンペールで、2つの平行な導線にそれぞれ電流を流すと相互に力を及ぼすことを発見した。同じ方向に電流を流すと2つの導線が引き付けあい、逆方向に電流を流すと反発しあう。この相互作用はそれぞれの電流によって生じる磁場同士が介在して起きるもので、アンペアという単位の定義にもこの現象が使われている。
title: 物理学に関する記事の一覧
text: 永久機関 - エヴェレットの多世界解釈 - 液体 - 液滴模型 - エクマン数 - 江崎ダイオード - エーテル - エートヴェシュの実験 - エネルギー - エネルギー・運動量テンソル - エネルギー・運動量密度 - エネルギー等配分の法則 - エネルギー保存の法則 - エネルギー量子仮説 - エルゴード理論 - エルミート演算子 - エレクトロニクス - 円軌道 - 演算子 - 円周率 - 遠心加速度 - 遠心力 - エンタルピー - 鉛直 - エントロピー - エントロピー増大の原理 - エントロピー弾性
title: フランク＝ヘルツの実験
text: 放電管に希薄な気体を入れ、中に3つの電極を設けて電位を調節することによって、加速電圧と、ゲートを通過した電子の量(電流)を測定した。電子の加速電圧(電子のエネルギー)が気体原子によって吸収される固有のエネルギーの大きさの整数倍になるとき、エネルギーの吸収がおきる。電圧を変化させていくと、電流の大きさに周期的な減少(くぼみ)が現れることを示した実験である。
title: 触媒化学
text: 触媒はジョゼフ・プリーストリーによって18世紀に発見された。それは粘土によってエタノールがエチレンになるというものである。そして、イェンス・ベルセリウスが、何らかの作用によって結合を切断する作用のことをギリシア語の解くという言葉から触媒作用(catalysis)と呼んだ。ここからが触媒化学の始まりといえるであろう。
title: ギブズ-ヘルムホルツの式
text: 化学反応における温度依存性を考える上で重要な式である。この式を使うと、化学電池の起電力が温度によってどの程度変わるかを、反応熱から推定できる。また、この式から導かれるファントホッフの式を使うと、化学平衡に達したときの反応物と生成物の存在比が温度によってどの程度変わるかを、反応熱から推定できる。反応熱が不明あるいは不確かなときは逆に、これらの熱力学関係式を使って反応熱を決定できる。すなわち熱量計による直接測定が困難な反応熱は、起電力や平衡定数の温度依存性を測定することにより、間接的に測定できる。
title: ニコラ・レオナール・サディ・カルノー
text: カルノーはまず、熱から動力を生み出すのには温度差が必要だと論じた。そして、熱が高温の物体から低温の物体へ移動することで物体が膨張・収縮し、その結果として仕事が生み出されると考えた。カルノーはこれを、水車で水が高いところから低いところへ落ちることで動力が発生することになぞらえている。
title: 芦部啓太郎
text: 還流(かんりゅう、reflux)とは、液体が常に沸騰と凝縮を繰り返している状態の事で、一般的には溶液を入れたフラスコに冷却器を繋いで加熱する事で達成される。
title: ヨハネス・ファン・デル・ワールス
text: 分子間力や分子の大きさは気体によって異なるため、当初彼の発見した状態方程式の定数は気体ごとに異なった値を持っていた。しかし彼はさらに研究を進め、温度・圧力・体積の尺度を変えるだけで多くの気体や液体の性質が同じ状態方程式であらわされるという法則を導き出した。この成果によって、デュワーの水素液化やカメルリング・オネスのヘリウム液化の方法が開発された。
title: ビリアル展開
text: ビリアル展開(ビリアルてんかい、英: virial expansion)とは、実在気体の圧力(主に圧縮因子の形で)や浸透圧を、温度と圧力に依存する様子を解析的に表すためにモル体積の逆数の冪級数に展開することである。ヘイケ・カメルリング・オネスが1901年に提出した。ビリアル (virial) という語はラテン語: virium (力の)に由来する。
title: 別府アルゲリッチ音楽祭
text: 吸エルゴン反応(きゅうエルゴンはんのう、英語:endergonic reaction)はギブズエネルギー変化が正である反応をいい、非自発反応と同義である。吸エルゴン反応のエルゴンはギリシア語で仕事を意味する語である。吸エルゴン反応は、他の発エルゴン反応や、電気分解・加熱などのように、外部から何かしらの仕事を与えなければ進行しない。特に、吸エルゴン反応を起こすために他の発エルゴン反応と組み合わせることを共役という。
title: 電気化学的分極
text: 抵抗分極(ていこうぶんきょく)とは、電解質や電極の電気抵抗に起因する分極で、その大きさはオームの法則を用いて表すことが出来る。
title: 電気
text: コイルは一般に導線の巻線であり、そこに流れる電流によって生じた磁場にエネルギーを蓄える素子である。電流が変化するとその磁場も変化し、誘導起電力が生じる。その誘導起電力は電流の時間変化に比例し、その比例定数をインダクタンスと呼ぶ。インダクタンスの単位ヘンリーはジョセフ・ヘンリーに因んだもので、H で表す。1ヘンリーのコイルに1秒間に1アンペアの割合で変化する電流を流すと、1ボルトの誘導起電力が生じる。コイルはある意味でコンデンサとは逆の作用をし、定常電流は自由に流れるが、電流の急激な変化は阻止しようとする。
title: ジェームズ・プレスコット・ジュール
text: ジュールはその後も熱の仕事当量の測定を行った。1844年には、気体を膨張、圧縮させることにより仕事当量を求めた。そして、この値は、仕事が熱に変わるときでも、逆に熱が仕事に変わるときでも等しいことを示した。この当時は、カルノーやクラペイロンの理論として、「熱が高温から低温へと移動するときに仕事が発生し、そのときに熱の消失はない」とする考えがあった。しかしジュールは、「この理論は、いかに巧妙であるにしても、公認された学問の原理に反するものであると私は思う」と否定し、熱自体が仕事に転化すると主張したのである。
title: ヴィルヘルム・ヴェーバー
text: ヴェーバーはこの測定結果を元に電気を正と負に帯電した粒子の流れと考え、荷電粒子に働く力を表す式を提出した。この式は「ヴェーバーの法則」と呼ばれ、荷電粒子の振る舞いとして電磁気現象を統一的に表現することを目的とし、電流の相互作用力や電磁誘導の力を求めることができた。しかしエネルギー保存の法則を満たしているかどうかがはっきりせず、ヘルムホルツと長い論争となった。
title: アンリ・ルシャトリエ
text: ル・シャトリエの原理(ルシャトリエ-ブラウンの原理、平衡移動の原理とも呼ばれる)は化学平衡に関する経験則で「平衡状態にある物質系が外部の作用によって変化をうけるとき、その変化は外部の作用に反抗する結果になるような方向におこる。」ということである。平衡状態にある物質系に対して外部から濃度、圧力、温度などを変化させるとその変化を小さくさせる方向に平衡は移動する。
title: ハイドロニューマチック・サスペンション
text: 気体の性質としてボイルの法則、フランスではマリオットの法則と呼ばれる。「一定温度下での気体の圧力と体積は反比例する」ので、気体を2分の1の体積まで圧縮すると圧力は2倍になる。すなわち「ばね力」も2倍になる。
title: アレッサンドロ・ボルタ
text: 1776年から1777年にかけ、沼に発生する発火性のガス(現在のメタン)が水素とは異なる物質であることを発見。密閉容器にメタンを入れ、電気火花で燃焼させる実験を行った。また、今日では静電容量と呼ばれているものを研究して電位(V)と電荷(Q)を分けて研究する手段を確立し、それらが比例することを発見した。この業績から、後に電位差の単位がボルトと名付けられることになった。
title: 吸熱反応
text: 吸熱反応(きゅうねつはんのう、英語:endothermic reaction)とは、エネルギーを熱として吸収する、つまり負の反応熱を持つ化学反応のこと。広義には相転移、溶解、混合等の物理変化(吸熱変化)も含める。反応によっては熱でなく電気などの形でエネルギーを与えることで進行するものもある。対義語は発熱反応。吸エルゴン反応はギブズエネルギーを吸収する反応のことであり、吸熱反応とは別概念(これらの関係は後述)。
title: ライデンフロスト効果
text: ライデンフロスト効果(ライデンフロストこうか、Leidenfrost effect)とは、液体をその沸点よりはるかに熱く熱した金属板などの高温固体に滴らすと、蒸発気体の層が液体の下に生じて熱伝導を阻害するために、液体が瞬時に蒸発してしまうのを妨げる効果のことである。
title: インダクタ
text: インダクタンス (L) は、電流の流れている電気伝導体の周囲に形成される磁場に起因し、電流の変化に抵抗する傾向を示す。伝導体を流れる電流に比例して磁束が形成され、電流が変化するとそれに対応して磁束も変化し、ファラデーの電磁誘導の法則に従って電流の変化に抵抗する方向に起電力が生じる(自己誘導)。インダクタンスとは電流の単位変化当たりに生じる起電力の量を示すものである。例えば、1ヘンリー (H) のインダクタンスを持つコイルは、1秒間当たり1アンペア変化する電流が流れるときに1ボルトの起電力を生じる。コイルの巻き数、直径、芯の材質などがインダクタンスに影響する。例えば、コイルを巻きつける芯(コア)に鉄などの高透磁率の材質を使うと、生じる磁束を強くすることができる。コアの材質によってはインダクタンスは2000倍にもなる。
title: ボルタンメトリー
text: 多くの化学反応は、電子のやり取りを伴う酸化還元反応であり、電圧を印加して反応を進行させることができる。電位を反応の駆動力とすれば、反応速度は電流値で見ることができる。物質の種類によって反応する電位が異なるので、その電位は反応物質の定性分析に利用できるだけではなく、電流は反応物質の濃度に比例するので定量分析も行える。また電極表面における化学反応の過程の解析などに用いられる。得られる電流-電位曲線のことをボルタモグラムという。
title: 電気化学的分極
text: 濃度分極(のうどぶんきょく)または拡散分極(かくさんぶんきょく)とは、電極反応の進行に伴って電極表面における反応物の濃度が減少することにより生じる分極である。反応物は拡散によって電極表面に運ばれるが、電流密度がある大きさになると、運ばれてきた物は電極反応によりすべて消費されてしまい、電極表面の反応物濃度は0になる。このときの電流密度を限界電流密度といい、それを Jlim と表すことにすると、濃度分極の大きさはネルンストの式を変形することにより、より次のように表すことが出来る。
title: 気体
text: 粒子間には引力と斥力が働いており、それが気体の力学に影響を及ぼす。物理化学ではこの力をファンデルワールス力と呼ぶ。この力は粘度や流量といった気体の物性を決定する重要な因子となる。ある条件下ではそれらの力を無視することで、実在気体を理想気体のように扱うことができる。そのような仮定の下では理想気体の状態方程式を使い、解に至る経路を大幅に単純化できる。
title: 発電
text: 電池のうち「物理電池」、その中でも「熱電池」と呼ばれる種類の電池はゼーベック効果により電力を生む。ゼーベック効果は、2種以上の物体の接触点の温度差によって生じるもので、反応によって生じた電極間の電圧を出力として取り出す。2 種の物体を用いた場合のこの出力は、単純には以下の式のように表される。
title: 起電力
text: 電磁誘導による起電力でファラデーの電磁誘導の法則より、1つの回路に生じる誘導起電力の大きさはその回路を貫く磁界の変化の割合に比例するもので発電機に利用される。
title: ジュール＝トムソン効果
text: ジュール=トムソン効果(ジュール=トムソンこうか、英: Joule–thomson effect)とは、多孔質壁を通して両側の圧力を一定に保ちながら膨張させた時に温度が変化することである。1852年に観測された現象に対して、ジェームズ・プレスコット・ジュールとウィリアム・トムソン(ケルビン卿)によって1861年に提唱された。この現象は気体の液化などに応用されており、1908年にヘイケ・カメルリング・オネスはこの効果を利用してヘリウムの液化できる温度0.9Kを達成した。
title: ファンデルワールスの状態方程式
text: 一方、係数 a は分子間引力(ファンデルワールス力)の効果を表現している。分子が互いに引き合うために、気体が容器を押す圧力は小さくなる。一つの分子による引力の効果は隣接する分子の数に比例し、それが分子ごとにあるので、全体としては体積当たりの分子数(密度)の二乗に比例すると考えることができる。
title: カロリック説
text: 1つは、物質に含まれるカロリックの量は、その物質の熱容量に比例するという考えである。例えば、物体が固体から液体になる時には、熱容量(比熱)が大きくなるため、物質が含むことの出来るカロリックの量が多くなり、物体は周囲からカロリックを吸収する。こうした熱容量の変化は、気体の膨張や圧縮の際にも起こり、気体が圧縮された時は熱容量が減少するため、物質が含むことの出来るカロリックの量も少なくなり、余ったカロリックが熱として周囲に放出される。この現象は、水を含んだスポンジを圧縮すると、スポンジから水が溢れ出す現象に例えられる。この説は元々ブラックの弟子のウィリアム・アーヴィンによって生み出されたもので、後にアデア・クロフォード(en)が発展させた。カロリック説登場後は、ドルトン、クレマン、デゾルムなどがこの説を支持した(以下、杉山に倣って、この説を「アーヴィン流」と呼ぶ)。
title: ブラウン・ラチェット
text: この場合には熱力学第二法則に背いているわけではない。非等方ポテンシャルの底に粒子を留めようとするには粒子の熱を取り除くことが必要であるし、またポテンシャルを印加する化学的エネルギーはATPをADPに分解するときに作られるものであるが、この機構はATPとADPの濃度差が非平衡に保たれている間だけ作用できるからである。この機構が一般に熱力学的に有利であるわけではない。
title: エンタルピー
text: エンタルピー(英: enthalpy)とは、熱力学における示量性状態量のひとつである。熱含量(ねつがんりょう、英: heat content)とも。エンタルピーはエネルギーの次元をもち、物質の発熱・吸熱挙動にかかわる状態量である。等圧条件下にある系が発熱して外部に熱を出すとエンタルピーが下がり、吸熱して外部より熱を受け取るとエンタルピーが上がる。
title: 発熱反応
text: 定圧過程ではギブズエネルギーG(定積過程ではヘルムホルツエネルギーF)が減少する過程(これを発エルゴン反応という)は単独で自発的に進む。定温過程では∆G = ∆H - T∆Sなので、発熱反応は普通、発エルゴン反応でもある。発熱化学反応は比較的低温で進行するものが多い(特に触媒がある場合)。燃焼反応のように活性化エネルギーとして加熱を要するものもあるが、一旦反応が開始すれば発熱するため自発的に進行する。
title: 渦電流
text: 渦電流(うずでんりゅう、英: eddy current)とは、電気伝導体を磁場内で動かしたり、そのような環境で磁束密度を変化させた際に、電磁誘導により電気伝導体内で生じる渦状の誘導電流である。1855年にレオン・フーコーにより発見された。
title: 仕事 (物理学)
text: また、流体の流れが無視できて静止流体とみなせる場合には、パスカルの原理によりあらゆる点において圧力(静圧)は一定である。従ってピストンにかかる力はシリンダの断面積に比例する。
title: 熱力学
text: これをオンサーガーの相反定理という。微視的可逆性の原理は、外部磁場やコリオリ力がある系に対しては成り立たなくなるため、同様に相反定理も外部磁場中の系や回転系に対しては成立しない。なお、化学反応(流れ)と親和力(反応前後での化学ポテンシャル差)の間も上記と同様の流れ・力の関係が書けるが、これはスカラーであるため、ベクトルである上記の流れ・力とは一般には交差しない(キュリーの原理)。ただし非等方的な系ではこの限りでなく、生体膜(化学反応と物質移動の共役)や界面などの例がある。
title: 電気化学ポテンシャル
text: 電気化学ポテンシャル(でんきかがくポテンシャル、electrochemical potential)は、電荷を持つ粒子(イオンや電子など)の化学ポテンシャルのことである。電荷を持たない粒子の化学ポテンシャルと比べて、電気化学ポテンシャルには電位の寄与が付け加わっている。電気化学ポテンシャルは、その荷電粒子が存在する相の電位によって変化する。
title: カロリック説
text: 1824年、ニコラ・レオナール・サディ・カルノーは『火の動力』を著し、カロリック説を元にカルノーサイクルを提示した。そして、『熱の動力は、それをとりだすために使われる作業物質にはよらない。その量は、熱素が最終的に移行しあう二つの物体の温度だけで決まる。』という、カルノーの定理を発見した。これらの理論の多くは、カロリック説が否定された現在でも有効である。 ラプラス、ポアソン、カルノーの研究が、カロリック説における熱学の到達点であった。
title: 気体
text: 気体粒子は互いに十分離れているため、液体や固体ほど隣接する粒子に影響を及ぼしあうことはない。そのような相互作用(分子間力)は気体粒子の持つ電荷に由来する。同じ電荷は反発しあい、逆の電荷は引き付け合う。イオンでできた気体には恒久的な電荷があり、化合物の気体には極性共有結合がある。極性共有結合の場合、化合物全体としては中性であっても、分子内に電荷の集中する部分が生じる。分子間の共有結合には一時的な電荷もあり、それをファンデルワールス力と呼ぶ。このような分子間力の相互作用はそれぞれの気体を構成する物質の物理特性によって異なる。例えば、イオン結合の化合物と共有結合の化合物の「沸点」を比べるとその違いが明らかとなる。右の写真のようにただよう煙は、低圧の気体がどのように振る舞っているかという洞察を与えてくれる。
title: 山田耕平
text: 発エルゴン反応(はつエルゴンはんのう、英語:exergonic reaction)はギブズエネルギー変化が負である反応をいい、自発反応と同義である。発エルゴン反応のエルゴンはギリシア語で仕事を意味する語である。発エルゴン反応で発生したエネルギーを用いることで、非自発反応である吸エルゴン反応を起こすことができる。これを共役という。
title: 準静的過程
text: これをふまえたうえで、カルノーは、蒸気が入ったピストンを高温源と接触させ、蒸気が高温源からカロリックをもらって膨張する過程を考えた。このとき、高温源と蒸気の間に温度差があると、カロリックが高温源から蒸気へ直接移動して両者の温度がつりあうことになるが、これはカルノーの考える「体積変化によらない温度変化」にあたるため、動力の損失となる。したがって最大効率の動力を得るためには、温度変化が起こらないこと、すなわち高温源と蒸気は同じ温度であることが必要となる。しかし現実的には、同じ温度ではカロリックは移動しないので、カルノーは次のように述べた。
title: アスピレーター
text: 流体として水を利用し、化学や生物学の実験などで手軽に減圧状態を得るために使われるものを指すことが多い。同様の原理で流体に水蒸気や空気を利用するものは一般にエジェクター (ejector) と呼ばれ、主に工業用途に使われる。
title: ニコラ・レオナール・サディ・カルノー
text: トムソンによりカルノーの論文が注目され始めた1840年代後半、熱研究の分野では、旧来のカロリック説から脱却し、熱は運動の一形態だとする理論が組み立てられつつあった。その中心人物の一人であるジュールによる、熱の仕事当量の測定は、熱と仕事は同質のものであるという結論を導き出した。しかし、これはカルノーの「熱は高温と低温がなければ仕事としてははたらかない」という理論とは矛盾があった。カルノー自身も『覚書』で、熱が運動だという考えでは、「熱によって動力を発生させるときに冷たい物体が必要なのはなぜか、また、熱くなった物体の熱を消費しながら運動を生じさせることができないのはなぜか、を説明することは困難であろう。」と述べている。この問題を解決するために、ウィリアム・トムソンやルドルフ・クラウジウスによって生み出されたのが熱力学第二法則である。
title: 浸出
text: 浸出(しんしゅつ、英:Effusion)とは、個々の分子が分子同士の衝突なしに穴から流れ出る過程である。穴の直径が分子の平均自由行程よりもかなり小さい場合に起こる。グレアムの法則によると、気体の浸出速度(単位時間当たりに穴を通過する分子の数)は分子量に依存し、低分子量の気体は高分子量の気体よりも速く浸出する。同じ温度 T {\\displaystyle T} の2種類の気体は同じ運動エネルギーを持ち、それぞれの気体の分子速度 v r m s {\\displaystyle v_{\\rm {rms}}} の二乗平均平方根は、次の等式により計算される。
title: ゼータ電位
text: ゼータ電位は界面の性質を評価する上で重要な値である。特にコロイドの分散・凝集性、相互作用、表面改質を評価する上での指標となる。コロイド粒子は構成分子 / 原子間のファンデルワールス力を総和した長距離引力を普遍的に有する。これは常にコロイド粒子に凝集しようとする傾向を与える。一方、コロイド粒子は溶媒中で対イオンによる電気二重層をまとっており、粒子同士がある程度接近すると互いの二重層が重なり、浸透圧による斥力が生じる。この斥力が粒子間ファンデルワールス力に打ち勝てば、コロイド粒子が分散する。この現象を定量的に説明した理論がDLVO理論である。浸透圧以外の斥力として、親水性粒子の場合の溶媒和力(溶媒吸着による立体斥力)などがある。
title: イオン源
text: ソニックスプレーイオン化は、例えばメタノールと水の混合液などの液体溶液からイオンを生成する方法である。空気式ネブライザーを使用して、溶液を小さな液滴の超音速スプレーに変える。溶媒が蒸発すると、液滴上の統計的に不均衡な電荷分布により正味の電荷が生じ、完全な脱溶媒和によりイオンが形成される。ソニックスプレーイオン化は、小さな有機分子や薬物の分析に使用され、キャピラリーに電場が印加されると大きな分子を分析して、電荷密度を高め、タンパク質の複数の荷電イオンを生成する。
title: トムソン効果
text: トムソン効果は、温度勾配のある導体を電流が流れるときの加熱・冷却を記述するものである。ほぼすべての導体は、二つの点の間で温度差があれば、物質によって程度の差こそあれ熱を吸収・放出する(鉛では、トムソン効果がない)。
title: 静水圧平衡
text: 静水圧平衡は流体静力学や流体の平衡の原理と密接に関連している。静水圧平衡は水中で物質の重さを計る際に重要な役割を果たしており、これがアルキメデスによる比重の発見につながった。
title: スヴァンテ・アレニウス
text: アレニウスは、水溶液中では塩が解離して荷電粒子になると考えた。そのずっと以前にマイケル・ファラデーがこの荷電粒子を「イオン」と名付けている。ファラデーはイオンが電気分解によって生み出されると信じていたが、アレニウスは電流を流していない状態でも水溶液中にはイオンが存在すると考えた。したがって、アレニウスは水溶液中の化学反応はイオン同士の反応に他ならないと考えた。
title: フレミングの右手の法則
text: これは導体にかける力によって電流を発生させる現象を示すが、これの逆に、磁場内の電流に発生する力(ローレンツ力)の向きを示すのがフレミングの左手の法則で、各指と各物理現象の対応は同様である。日本語での対応の暗記法についてはそちらを参照のこと。
title: 反応熱
text: ほど反応は進行することを意味する。発熱反応の場合エンタルピー変化が負の為、反応は自発的に進行する。一方、吸熱反応の場合はエントロピーの増加がエンタルピー減少を上回らないと自発的に進行しない。もちろん、自発的に進行しない反応も、生成物を除去したりル・シャトリエの原理など圧力等の状態量を変えて化学平衡を偏らせることによって進行させることは可能である。
title: ジュールの法則
text: ジュールの第一法則は導体を流れる電流と、電流によって生み出される熱の関係を示した物理法則である。ジュール効果ともよばれる。1840年代に電流と発熱の関係を研究したジェームズ・プレスコット・ジュールから名づけられた。公式は
title: 太陽ダイナモ
text: どのような電気伝導流体であれ、電磁誘導に関するレンツの法則にしたがい、流体の内部を剪断することによってダイナモを形成できる。この電磁誘導の法則とは、磁場中の流体を動かすと既存の磁場を歪ませるような電流が流体内部に誘導される、という法則である。この磁場の歪みは、コーヒーにクリームを入れて攪拌した時にできる渦のように、流体を動かした方向に沿って磁場が引き伸ばされるように形成される。もし流体(の運動)が強い剪断成分を持てば、個々の磁力線は流れによって引き伸ばされ、磁場を増幅することになる。このような機構を、磁気流体ダイナモと呼ぶ。
title: ジェームズ・プレスコット・ジュール
text: この当時の熱学は、熱は物質であるとするカロリック説と、運動であるとする熱運動説の2説あった。カロリック説の基軸となっている熱量保存則によれば、熱は生み出されることはないのであるから、発生した熱はボルタ電池から移動してきたと考えられる。
title: 熱電対
text: 異なる2種の金属の線の両端を互いにつないで回路を作り、2つの接点の間に温度差を与えると、起電力(電圧)が生じる。この現象は、1821年にドイツの物理学者トーマス・ゼーベックによって発見され、ゼーベック効果と呼ばれている。
title: 原子模型
text: 1830年頃ファラデーは電気分解の研究を行い、溶液に電流を流すときに溶液中で電気を電極まで運ぶものとしてイオンを提唱した。さらに1884年にアレニウスは電離説を提唱し、溶液中に電荷を持つ原子が存在することを提唱した。これは原子が電荷を持つ何かを内部に持っていることを示唆していた。
title: 磁性
text: マクスウェルの方程式(定常電流の場合はビオ・サバールの法則に単純化される)は、そういった力を生み出す場の起源とその振る舞いを説明する。電荷を持つ粒子が運動すると(例えば、電子の運動によって電流が流れる場合や原子核の周りを電子が軌道を描いて回る場合)、磁力が観測される。そして、その源泉は量子力学的スピンから生じる真性磁気双極子である。
title: 気密性
text: 気体は一般に、圧力による体積変化が大きい(ボイルの法則)。ガスボンベは常圧下では膨大な体積となる気体を高圧下に封止しコンパクトにしたものである。スプレー缶はごく狭い開放部から圧縮された気体が噴き出る勢いを利用して液体を噴霧している。どちらも、使用しない時には内部の高圧ガスを密閉しておかなければならず、気密性とともに内側からの圧力に耐える性能が要求される。常温常圧で液体や固体の物質であっても、蒸気圧の高いものを運搬・保管する場合には同様の気密性が求められる。
title: マイヤーの関係式
text: 気体の場合には、圧力一定で加熱したときの「余計な熱」はほとんど全て、気体の熱膨張に伴う仕事に変換される。というのは、気体の内部エネルギー U は、温度が同じであれば体積・圧力が変わってもほとんど変化しないからである。熱力学第一法則により、ある過程における内部エネルギーの変化量 ΔU は、その過程で物体が得た熱量 Q からその物体がした仕事 W を引いたものに等しい。気体の場合は、始状態と終状態の温度が同じであれば、定圧過程でも定積過程でも ΔU はほとんど同じになる。よって、定圧過程で気体に加えなければならない熱 Qp は、定積過程で同じだけ温度を上げるのに必要な熱 QV に、定圧過程で気体がする仕事 Wp を加えたものにほぼ等しい。
title: 溶液
text: まず、凝集力は距離の二乗に逆比例する遠距離力の静電相互作用とそれよりも到達距離の短い近距離力のファン・デル・ワールス力(分子間力)とに分類される。そしてファン・デル・ワールス力はその発生機構により、ロンドン分散力や双極子相互作用などさらに幾つかに分類される。溶液の物理化学的挙動を区別する為に、つぎのように凝集力の違いにより溶液を区分する。
title: 化学平衡
text: ルシャトリエの原理において、圧力を加えると、圧力が減少する向きへ平衡が移動する。しかし、圧力を加える際に周囲との熱の出入りがないほど急激に圧縮すると、断熱圧縮によって反応系の温度が上昇してしまう。このとき、圧力と温度の 2 つの変数が変化することになる。しかし、ルシャトリエの原理では 1 つの変数に対する操作に対する性質しか言及されておらず、このままでは平衡が移動する方向は決められない。 圧力を操作する際に、断熱圧縮によって生じる温度変化などを無視することができれば、操作の前後で変化する示強変数は圧力のみであるため、ルシャトリエの原理を適用することができる。そのためには圧力を充分ゆっくりと変化させればよい。このことは圧力に限らず一般の示強変数に対しても同様である。