エネルギーって結局なんなんでしょう？

質問

エネルギーと一言にいいますが、この定義は何なのでしょう？？

石油はエネルギーです。
風はエネルギーです。

例として風力発電を考えてみますが、この作用を行った結果
私たちは「電気」を手にすることができますが、この電気はどこから発生したのでしょう？
単純に考えて風のエネルギーが発電装置を動かして、それが
電気（電子？電子の流れ？）を作り出す。

では、その電気はどこから出てきたのでしょう？
風の「動き」が発生元ですか？

わからなくなってきました。
誰か僕を混乱から救ってください。
よろしくお願いします。

回答No.13

memorytree

ニュートン方程式を絶対座標系で積分すると、エネルギーになるので、エネルギーは質量と理解できます。

例えば、風力の発電は、プロペラの回転速度から、ある時間における風のエネルギーが計算できます。これから、ある時間における風の質量がわかります。

回答No.12

First_Noel

つたない説明ですみません．

＞もしよろしければ、
＞「宇宙の４つの相互作用」
＞を教えていただけないでしょうか？

４つありますが，実は５つ目があるのでは？とか理論物理の方では
一説あるようですが，詳細は私，脱落者ですので分かりません．．．

１．重力
２．強い力
３．弱い力
４．電磁気力

数字が大きいほど，若い力で，宇宙創生にはひとつの力だったものが，
次々と分化した，と言われています．この４つの力を統一して，
ひとつの方程式で表現することが，今の理論物理の大きな目標のひとつです．
統一理論とか，呼ばれています．今は重力を統一しようとして苦労しているようですが，
詳しいことは恐らく「物理学」のカテゴリでご質問されますと，識者の方から
回答あるかも知れません．

統一理論について分かりやすい本として，雑誌ＮＥＷＴＯＮがあります．
毎年１回はこれについて特集があるかと思います．

お礼

早速の回答ありがとうございます。

昔から気になっていたのですが、「強い力」と「弱い力」
とは何でしょう？

実は、この質問理系のその他に投稿したのですが、なぜか
カテゴリーを移されてしまいました。
今度、物理で質問してみたいと思います。

回答No.11

First_Noel

＃９です．再び失礼致します．

「物理」とは「真理を見出す学問」ではなく，「現象論として矛盾なく自然を表現する手段」に
過ぎません，従って「エネルギー」とは，
「非平衡状態の程度を表すもの」
「非平衡状態を解消しようとする流れ」
などと表現することは可能ですが，その「程度とは？」，「流れは何？」，
「そもそも状態って？」・・・と，続きます．

あと関連問題として，「なぜ？」もあります．
「なぜエネルギーがあるのか？」「なぜこの宇宙の相互作用は４つしかないのか？」
これについては，「たまたまこの宇宙でそうなった」と言うのが，現在の
理論物理による回答のようです．

お礼

回答ありがとうございます。

「物理とは真理を見出す学問ではなく、現象論として矛盾なく自然を表現する手段に過ぎない」
従ってエネルギーとは
「非平衡状態状態の程度をあらわすもの」「非平衡状態を解消しようとする流れ」
である。
しかし、
なぜこの宇宙にはエネルギーがあるのか。なぜ、この宇宙の相互作用は４つしかないのか。
この疑問に対する答えは、現在の理論物理学において
「たまたまこの宇宙でそうなった」という説明がなされているに
過ぎない。

理解を深めるために、自分の言葉でまとめなおしてみました。
本当に勉強になりました。
僕は物理学の門外漢ですので、新しい知識ばかりです。
「物理とは真理を見出す学問ではなく…」というところ、
なんだかうれしいです。
物理といえど表象の現象を扱う学問に過ぎなかったのですね。
（こういう表現をとったからといって、僕は物理をまったく
軽視してはいませんよ。）

もしよろしければ、
「宇宙の４つの相互作用」
を教えていただけないでしょうか？

他の回答者さんたちへ。
今時間がなくてお礼できませんが、順次お礼の書き込みをしていこうと思います。

回答ありがとうございました。

回答No.10

o_tooru

こんばんわ、疑問は尽きませんね。

さてご質問の件ですが、この分野は全くの素人です。高校時代にブルーバックスで得た知識だけです。

確か、この世の中のエネルギー（というか、力）のすべては、ビッグバーンの後に発生したと思います。磁力・引力・（後はなんでしたっけ？）その引力が、風を起こすわけですよね。（太陽に暖められた空気が、軽くなるから対流がおき、風が発生します。宇宙では引力がないから、対流がおきません）

この世の中のエネルギー（力といった方がいいと思います）はビッグバーンの後に発生した力です。それを勉強するのが「物理」という学問だと私は理解しています。（高校時代「物理」選択しなかったんですけど（爆））

回答No.9

First_Noel

まず風力発電の件ですが，この地球上（大気も含む）での森羅万象のエネルギー源は
大きく２つあります．
ひとつは，太陽からの光エネルギーで，
ひとつは，地球内部の放射性物質の崩壊による核エネルギーです．核エネルギーは
電磁波（光）又は素粒子の運動エネルギーとして解放されます．

風は，根源的には太陽から光エネルギー（熱も赤外線として来ます）が来ることで
発生します．地球大気で温度の格差ができ，それを埋めようとして空気が流れます．
石炭も昔の植物の化石ですから太陽光を植物が吸収して閉じ込めたことになります．

石油は諸説紛々あります．ひとつは古代生物の変化したもの，この説ですと，
やはり太陽光エネルギーが源です．しかし最近は地球内部の炭化水素が
自然に集まったものと言う説が強いです．その炭化水素はもともと宇宙を漂っていたか，
又は地球内部で合成されたものです．前者なら何処かの恒星や銀河の出す光エネルギー，
後者なら地球内部の核エネルギーですね．

物理的な意味で「エネルギー」とは得たいの知れないものです．
何らかの形で現れれば「エネルギーがある」と分かるのですが，
もともと漠然としたものですね，これはこの宇宙が出来るときにそういうモノが
できてしまった，としか今は答えられないように思います．
（エネルギーの概念がない宇宙ももしかしたらあるかも知れません．
　宇宙の個数は無限にありそうですから．）

回答No.8

a0123456789

エネルギーとは、”閉じた系で普遍的に保存されるという意味で最も基本的な物理量”だそうです(理化学辞典より)。
よって、前記定義では、石油も風もそれ自体はエネルギーではないみたいです。
(正しくは、石油、風はエネルギーをもっていると表現すべき！？)

エネルギーは最初の定義より、増えたり／減ったりはしません(形態が変るだけ)。

例えば、風力発電の場合
風(空気)が持つ運動エネルギー　→　風車の(回転)運動エネルギー　→　発電機軸の運動エネルギー　→　発電機内での電磁気エネルギー　→　発電機からの電気エネルギー　(尚、これらの変化の際には、熱エネルギーが付随して生じます)
エネルギーの変換には可逆(どちらにも変換可能)な場合と、不可逆(一方向のみ)の場合とがあります。(熱エネルギーへの変換は,[大いなる例外(エンジン等)もありますが]一般的に不可逆)

ちなみに、一般的なエネルギーとしては、
熱エネルギー、運動エネルギー、位置エネルギー、電気エネルギー、磁気エネルギー、化学エネルギー、光エネルギー、質量(核分裂、核融合時の質量→エネルギー)、音エネルギー　等があります。

回答No.7

mmky

[エネルギーと一言にいいますが、この定義は何なのでしょう？？ ]
ですね。哲学問題のようになるんですね。

ありとあらゆるもの、宇宙のすべてがエネルギーです。エネルギーはいろいろな形態になります。分布すれば巨大な宇宙空間、集中して物質化すれば
銀河や惑星です。無数の小さな素粒子もあります。人間も生物エネルギーです。思考するエネルギーといえるかも知れません。目に見えない電磁波の形
をとることも出来れば、手に触れられる水や、皮膚に感じる風のかたちもとります。エネルギーの形態や多様性が何故そうなのかは解りません。でも
そのように存在します。これらの無量（膨大な数えられない数）ともいえるエネルギー存在形態で世界が出来ているのです。
このエネルギーを変換する、風を風車で回転に、回転を発電機で電気に、電気を熱に、熱を焼き物のお茶碗に。エネルギーは保存されていきます。
逆に、電気をモータで回転に、回転で風車を、風車で風をつくる。その風で
温度を冷やす。同じですね。　すべてがエネルギーだからなのです。
これをエネルギーの循環といいますね。循環はマクロ的、ミクロ的なものがありますが、すべてが循環ですので、途中を切り出して説明しているのです。

風力発電の場合は、風圧×時間をエネルギーの入力としての循環から考えることができます。それに、まず回転効率、発電効率を経て電気になりますね。個々の装置は、ここの装置の循環がありますが、そのように考えます。

混乱から救えるといいのですが
参考まで

回答No.6

gilfffo

エネルギーとは、仕事をさせる源とでもいいましょうか。

風力発電は、”風”というエネルギーを”電子の流れ”というエネルギーに変換したに過ぎません。
物理では運動エネルギーとか位置エネルギーなんて言葉も出てきましたよね。

なぜ電気が発生したかはフレミングの法則からでしょう。なぜフレミングの法則だと力が電気に変わるのかというと、電磁波＝エネルギーだからとでもいえばよいのでしょうか？
どの程度の水準でのお答えを期待されているのかがわかりませんが。

アインシュタインが言っていたように、E=MC＾2なのでエネルギー＝質量なのです。つまりエネルギーは物体であって物体はエネルギーである・・・というか変換されるとでも言いましょうか。

よけい混乱させてすみません。

回答No.5

noname#25358

エネルギーとは、広義には純粋に「力」という意味です。
　ただし発電の場合には、発電タービンを動作させるために必要な燃料のことをいいます。

　発電タービンは、モーターをさかさまにくっつけたようなものです。
　おもちゃ屋で売ってるモーターの電極に電池を繋げるとモーターは勝手に動き出しますが、電極に電球を付けて手でモーターを回すと、電池がなくても電球は点灯します。
　これが発電タービンの仕組みです。

　モーターを回す方法はなんでもよく、風力発電は風の力で直接モーターを回します。
　火力発電の場合は、火を燃やしてその熱で水を沸騰させ、その水蒸気でモーターを回します。
　原子力の場合には、原子爆弾と同じ原理で原子を爆発させ、その熱で水を沸騰させ、水蒸気でモーターを回します。

　このとき、石油や風や原子などが電気に変換されるプロセスのことを「エネルギーの流れ」というふうに言うわけです。

回答No.4

shota_TK

風力エネルギーの場合です・・・
太陽の熱が地面に届くと，暖まりやすいところと暖まりにくいところで気圧差が
生じます．これが「エネルギー」となって風が生じます．
つまり，風のエネルギー源は主として太陽熱ですね．
http://www.eastdimension.com/image/windsurfing/weather/we-04/we-04.htm

そして，風は空気を動かします．
この空気の運動をプロペラに伝え，プロペラの回転運動を起こさせます．
この回転運動を発電装置によって電気に変換します．

つまり，風力発電のエネルギー源は太陽の熱（つまり核融合）だという
ことですね．