Q：ヤカンで水を沸騰させると
フタが持ち上がりますね
A：水は水蒸気になると
体積が約1700倍になるからです
水を構成している分子が
活発に動き始めます
水の時は仲良く手を繋いでいたのに
温度が上がるに連れて
好き勝手な動きを取るようになります
そして、液体だった水が
水蒸気という気体になり始め
ヤカンの底からアブクとなって出てきます
水は固体の氷になると
体積が１０％増えるだけですが
水蒸気になると
約1700倍にも膨れ上がります
これだけのすごい力なので
ヤカンのフタは勿論
機関車や船も走らせる事が出来ます
現在でも、石油などを燃やして湯を沸かし
出来た水蒸気の力でタービンを回して
火力発電は動いていますし
原子力発電もやはり
水蒸気の力を利用しています
因みに、水蒸気は気体なので
目に見えるものではありません
ヤカンから出る湯気は
水蒸気が空気中に飛び出して冷やされ
再び水の粒になった状態ということですね
水、ひいては蒸気の力は凄まじく
色々なものを動かし
利用されています
蒸気の利用
蒸気は物質が液体から蒸発、または固体から昇華して気体となった状態
蒸気機関車
車輪を回す鉄道車両
蒸気機関車（じょうききかんしゃ）とは、蒸気機関を動力とする機関車のことである。
日本では Steam Locomotive の頭文字をとって、SL（エスエル）とも呼ばれる。
ー略ー
1802年、リチャード・トレビシックがマーサー・ティドヴィルのペナダレン製鉄所で高圧蒸気機関を台車に載せたものを作った。これが世界初の蒸気機関車とされている。
引用元：wikipedia～蒸気機関車～
Locomotive：機関車のこと
リチャード・トレビシック：イギリスの機械技術者、蒸気機関車の実際の発明者
- 蒸気機関車は蒸気の力を動力とし、機関車自身や動力を持たない貨車などを牽引する鉄道車両
- 牽引する車両の重さでスピードが変化し、時速100㎞で走る蒸気機関車もあった模様
- 一例として、１㎞走るのに「水100ℓ＋石炭40㎏」使用する
- 車輪が多いと牽引する力が増し、車輪が大きいとスピードが増す
おおまかな蒸気機関車の工程
- 火室(かしつ)にて石炭を燃やす
- 燃やした熱によりボイラー内の水を沸騰させて、蒸気を発生させる
- 発生させた蒸気はシリンダーへ送られる
- シリンダー内のピストンが左右に動く
- ピストン運動が動輪に回転運動をさせる
蒸気の力は発電にも利用されています
発電
火力発電
火力発電（かりょくはつでん）は、化石燃料（石油、石炭、天然ガス）やバイオマス(木質燃料、廃棄物)などの反応から得られる熱エネルギーを電力へ変換する発電方法の一つである。
引用元：wikipedia～火力発電～
- 建設費が安く、容量の大きい発電所が建てやすい
- 立地の制約が比較的少なく(海に近い場所が多め)、電力消費の多い地域の側にも建てやすいので輸送時の電力損失が少ない
- 輸送費は高い
- 温室効果ガス(二酸化炭素)や酸化物などの有害物質の排出がある
おおまかな火力発電の工程
- ボイラーで水を沸騰させる
- 蒸気でタービンを回転させる
- 連結している発電機を回すエネルギーに変換する
- 回転させた蒸気を復水器というもので冷やされて水に戻る
- 以降繰り返し
多くの水が必要で海に近い場所に
設置することが多くなっている理由のようです
原子力発電
原子力発電（げんしりょくはつでん）とは、原子力を利用した発電のことである。現代の多くの原子力発電は、原子核分裂時に発生する熱エネルギーで高圧の水蒸気を作り、蒸気タービンおよびこれと同軸接続された発電機を回転させて発電する。
引用元：wikipedia～原子力発電～
原子力発電と火力発電とは
蒸気でタービンを回す点で
共通しています
火力発電に於けるボイラーが
原子炉にあたります
原子核分裂：ウランなどの原子核に中性子を当てると原子核が分裂する、その時に熱が発生する
中性子：電気的に中性なので原子核に入りやすく核分裂に使用される、核分裂の際に高速で飛び出して放射線の１種「中性子線」となる
このようなものがあるという程度で良いと思います
- 石油などと違い原子力発電に使われるウランの95％が再利用出来るので安定供給が可能
- 温室効果ガスを排出しない
- 多くの燃料を必要としないので発電時や輸送時に環境への負荷が少ない
- 燃料コストの変動が少なく安定した電気料金を保ちやすい
- 原子力発電の事故が起こると放射性物質を人が受ける可能性があり、人体の健康に有害な影響を及ぼす
- 放射性物質を浴びる「外部被ばく」と放射性物質を含んだ水や食物を摂取する「内部被ばく」の両方で被害が起こる
- 放射性物質を除去するのは困難で数万年も残り続ける可能性がある模様
- 使用済みの燃料で再利用出来ない５％の廃液(高レベル放射性廃棄物)というものの廃棄場所が確定していない
- 原子力発電の廃炉・解体に莫大の予算がかかる
おおまかな原子力発電の工程
- 原子炉内でウランの核分裂による熱で水を沸騰させる
- 蒸気でタービンを回して連結している発電機を回すエネルギーに変換する
- 復水器で蒸気を冷やして水に戻す
- 以降繰り返し
工程は似ています
水力発電
水力発電（すいりょくはつでん、英語: hydroelectricity）とは、水の持つ位置エネルギーを利用して、落水や流水により水力で羽根車を回し、それによる動力で発電機を回して電気エネルギーを得る（発電を行う）方式のことである。
引用元：wikipedia～水力発電～
位置エネルギー：水が高い所から低い所へ落ちていく落水などのエネルギー
- 温室効果ガスを排出しない
- 発電・維持コストが安い
- 運動エネルギーのロスが少ない
- 水は再生可能エネルギーである
- 小規模な水力発電も可能で発電量の調整もしやすい
- 降水量によっては発電出来ないこともある
- 建設費は高い
- ダムの建設は環境や生態系を乱す可能性がある
おおまかな水力発電の工程
- 位置エネルギーを動力にして水車やタービンを回す
- 連結している発電機を回すエネルギーに変換する
単純な工程になっています
まとめ
- 水は水蒸気になると体積が約1700倍になる
- 蒸気は機関車や火力発電・原子力発電に利用されている
- 発電するにはとにかく回すことが重要
蒸気は上記の他
製造工場などで
蒸留・殺菌・洗浄などにも
利用される有益な状態の水です
ウォータージェットでは
金属まで切断出来てしまう
水の力の強さ・恐ろしさを
感じずにはいられません
最後までご覧下さり
ありがとうございました
