こんにちは、aokuookiku新シリーズ「日常を化学する」へようこそ。
このシリーズでは、日常の中のちょっとした「なぜ?」を、化学の知識をつかって解説していきます。
知識があるとないとでは、世界の見え方が違う、そんな体験の足掛かりとなればと思います。
今日のテーマは、「なぜ私たちの周りから酸素がなくならないのか」です。
使う知識は、中2、高1ぐらいです。
では、いってみましょう。
はじめに
私たち動物は、名の通り「動く生き物」です。なぜ動くかというと、植物が自ら栄養分を作れるのに対し、動物にはそれが出来ず、栄養分を摂取する(食べる)ために、移動したり、獲物を捕らえたりする必要があるからです。
摂取した栄養分を、体内で燃やし、「動く」ためのエネルギーを作り出しています。この働きを細胞呼吸といい、ここで酸素が必要なため、呼吸によって体内に酸素を取り込んでいるわけです。
地球上にある酸素を、動物が使い二酸化炭素を排出し、この二酸化炭素から植物が光合成の働きで酸素を作り出す。
この循環で、地球上の酸素と二酸化炭素のバランスを保とうしています。
本題
というわけで、エネルギーを作り出すのに必要な酸素は、植物が生成し、空気中に排出しています。
ではなぜ、その酸素は植物の周りにとどまっていないのか、酸素を消費し続けている動物の周りから無くならないのか。
教室は、人ばかりで植物はないのに、酸素がなくなり、息苦しくなったりしないですよね?
なぜか気になってきました??気になってきましたよね?
では、勉強していきましょう。
粒子の振動
物質を構成している粒子は、常に振動しています。
この振動を熱運動といい、人の目には止まって見えるえんぴつや消しゴムも、それを構成している粒子は、小刻みに揺れています。
振動が細かすぎて、人間には認識できないだけです。
この「熱運動の激しさ=物質の温度」みたいなもので、
温度の高いものは、構成粒子が激しく振動していて、低温のものはその振動が小さいということです。
※振動が極限まで小さくなると、粒子が止まります。
このときの温度を絶対零度と呼び、約−273℃です。
この温度では、すべての粒子の振動が止まっているので、
これ以上に温度が下がることはありません。(世の少年少女よ、−300℃という温度はないのだぞ!)
拡散
粒子は熱運動しているので、ずっとその場にいると、
隣の粒子とぶつかり続けるということになります。
それを解消しようとして起こるのが拡散という現象です。
満員電車を想像してみてください。
この電車に、新しい車両がくっつくと、人はどう動くと思いますか。
こう動きますよね。自然の物質も同じです。
光合成によって排出された酸素は、お互いに熱運動しているため、
そのぶつかり合いを解消するために、拡散します。
だからこそ、植物の近くに留まっておらず、
地表にまんべんなく存在し、私たちの周りに植物がなくとも、
息苦しくなったりしないわけです。
これが、なぜ私たちの周りに酸素がなくならないのか。の答えです。
エントロピー(乱雑さの具合)
少し発展的な内容で、エントロピーという言葉を紹介しておきましょう。
エントロピーとは、乱雑さの具合を表す値です。
物質が1箇所に整頓されている→乱雑でない→エントロピーが低い。
物質が空間に不規則に散らばっている→乱雑である→エントロピーが高い。
と表現します。
自然現象は、多くの場合、このエントロピーが増大する方向に変化していきます。
今回のテーマである酸素も、植物の周りに留まっている(エントロピーが低い状態)よりも、広い空間に散らばっていく(エントロピーが高い状態)方に変化しています。
この理論は、多くの自然現象を説明する重要なキーです。ぜひ頭に片隅に置いて生活してみてください。
自然を支配している法則って、意外に多くないんですよね。
今回はここまでです。
また、一緒に勉強しましょう!
コメント
コメント一覧 (4件)
ブログ更新ありがとうございます·͜·
この部分があまり理解出来ていなかったので助かりました💦とても分かりやすかったです!!ありがとうございました(♡ >ω< ♡)
コメントありがとうございます。お役に立てたなら何よりです!また、気が向いた時にお立ち寄りください!!
同じコメントが続けてきていたので、一件は削除しておきますね😄
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