0:00:06.738,0:00:10.329
なぜ塩は水に溶けるのに[br]油は溶けないのでしょうか？

0:00:10.329,0:00:12.124
ひと言で言えば [br]化学のなせるわざです

0:00:12.124,0:00:14.328
でも それでは納得できませんよね

0:00:14.328,0:00:17.442
塩が水に溶けて[br]油が水に溶けない理由は

0:00:17.442,0:00:19.602
２つの大きな要因に行き着きます

0:00:19.602,0:00:21.348
様々なことが起こるのは

0:00:21.348,0:00:22.281
エネルギー論と

0:00:22.281,0:00:23.489
エントロピーによるのです

0:00:23.489,0:00:25.322
エネルギー論は 主に

0:00:25.322,0:00:28.203
物質間の引力を扱います

0:00:28.203,0:00:31.155
水の中の油や塩を見るとき

0:00:31.155,0:00:34.152
私たちは 粒子間の力に焦点を当てます

0:00:34.152,0:00:36.779
本当に ものすごく非常に小さい尺度

0:00:36.779,0:00:38.180
分子レベルの話です

0:00:38.180,0:00:39.898
この尺度のイメージを掴んでみましょう

0:00:39.898,0:00:41.599
グラス１杯の水には

0:00:41.599,0:00:43.110
宇宙にあるとされている星の数よりも

0:00:43.110,0:00:45.816
多くの分子が存在します

0:00:45.816,0:00:49.448
さて これら全ての分子は

0:00:49.448,0:00:52.460
常に動き 振動し 回転しています

0:00:52.460,0:00:54.774
これらのほぼ全ての分子が

0:00:54.774,0:00:56.858
グラスから飛び出さないのは

0:00:56.858,0:01:00.270
分子間に働く 引力相互作用のおかげです

0:01:00.270,0:01:02.920
水分子同士や[br]水と他の物質との間に働く

0:01:02.920,0:01:04.482
この相互作用の力が

0:01:04.482,0:01:07.733
私たちが言うところの[br]エネルギー論にあたります

0:01:07.733,0:01:09.874
水分子は 絶えず

0:01:09.874,0:01:11.419
スクエアダンスのようなものを

0:01:11.419,0:01:13.047
踊っており

0:01:13.047,0:01:16.501
そこで常にランダムにパートナーを[br]取り替えていると考えることができます

0:01:16.501,0:01:18.415
要するに

0:01:18.415,0:01:20.676
物質が水分子に作用する力は

0:01:20.676,0:01:23.045
物質による水分子の擾乱と

0:01:23.045,0:01:24.881
水分子同士の相互作用との[br]均衡関係によって

0:01:24.881,0:01:27.230
大きな違いが[br]もたらされており

0:01:27.230,0:01:29.899
ある物質は水によく混ざり[br]他の物質は混ざらない理由の

0:01:29.899,0:01:31.649
説明となっています

0:01:32.048,0:01:33.912
エントロピーは 基本的に

0:01:33.912,0:01:36.631
ランダムな動きによって[br]物質やエネルギーが

0:01:36.631,0:01:38.503
配置される様を表しています

0:01:38.503,0:01:41.200
例えば [br]部屋の中の空気を考えてみましょう

0:01:41.200,0:01:44.062
空間にある[br]空気を構成する何兆もの粒子の

0:01:44.062,0:01:46.650
起こりうる全ての配置を

0:01:46.650,0:01:48.131
想像してみましょう

0:01:48.131,0:01:49.487
いくつかの配置では

0:01:49.487,0:01:52.163
全ての酸素分子が こちら側に

0:01:52.163,0:01:54.814
全ての窒素分子が そちら側に[br]集まり

0:01:54.814,0:01:55.855
分かれるかもしれません

0:01:55.855,0:01:58.230
しかし 可能性がはるかに高いのは

0:01:58.230,0:02:01.230
これらの分子が互いに混ざり合う配置です

0:02:01.230,0:02:03.481
つまり エントロピーは混合を好むのです

0:02:03.481,0:02:06.334
エネルギー論は 引力を扱います

0:02:06.334,0:02:08.417
そして 引力が作用する場合に

0:02:08.417,0:02:11.500
確率が高まる配置があります

0:02:11.500,0:02:13.780
それは 物質が互いに引き合う配置です

0:02:13.780,0:02:16.294
いつでも２つの物質間のバランスが

0:02:16.294,0:02:18.871
何が起こるかを決めるのです

0:02:18.871,0:02:20.285
分子レベルでは

0:02:20.285,0:02:22.664
水は水分子から構成されており

0:02:22.664,0:02:25.829
水分子は 水素元素２つと[br]酸素元素１つから成ります

0:02:25.829,0:02:28.497
液体の水の場合 これらの分子は

0:02:28.497,0:02:30.831
絶えず ランダムなスクエアダンスを [br]踊っています

0:02:30.831,0:02:34.386
これは 水素結合ネットワークと[br]呼ばれています

0:02:34.386,0:02:35.771
エントロピーは 常に

0:02:35.771,0:02:38.018
スクエアダンスを踊り続けるよう促します

0:02:38.018,0:02:39.874
全ての水分子を配置する方法は

0:02:39.874,0:02:41.142
いつの場合でも

0:02:41.142,0:02:42.349
スクエアダンスの場合の方が

0:02:42.349,0:02:43.560
ラインダンスの場合よりも

0:02:43.560,0:02:45.421
多くあります

0:02:45.421,0:02:47.781
だから スクエアダンスが[br]ずっと続きます

0:02:47.781,0:02:50.750
さて 水の中に塩を入れると[br]何が起こるでしょうか

0:02:50.750,0:02:52.748
分子レベルでは

0:02:52.748,0:02:55.584
塩は実際２つの異なるイオン ―

0:02:55.584,0:02:57.838
塩素イオンと[br]ナトリウムイオンから成り

0:02:57.838,0:03:00.082
レンガの壁のようになっています

0:03:00.082,0:03:01.502
ダンスに現れる時は

0:03:01.502,0:03:03.386
大きなグループとなり

0:03:03.386,0:03:05.040
初めは端に座っています

0:03:05.040,0:03:07.431
シャイで [br]別々に分かれてダンスに参加するのを

0:03:07.431,0:03:10.272
ちょっと嫌がります

0:03:10.272,0:03:12.456
でも シャイなダンサーたちは 内心では

0:03:12.456,0:03:15.009
誰かからダンスに誘われたいと[br]思っています

0:03:15.009,0:03:18.233
そこに 水がランダムにぶつかってきて

0:03:18.233,0:03:20.817
塩のイオンをグループから引き離して[br]ダンスに引き込み

0:03:20.817,0:03:21.983
踊りに行きます

0:03:21.983,0:03:23.362
塩のイオンは いったんダンスを始めると

0:03:23.362,0:03:24.948
戻ってきません

0:03:24.948,0:03:27.352
それどころか[br]塩のイオンをさらに加えると

0:03:27.352,0:03:29.412
スクエアダンスの取りうる[br]配置の方法が

0:03:29.412,0:03:30.790
さらに増えるため

0:03:30.790,0:03:33.973
水と踊り続けるのを好むのです

0:03:35.156,0:03:37.119
次に油を見てみましょう

0:03:37.119,0:03:39.800
油の分子は 水とダンスすることに

0:03:39.800,0:03:40.887
少しは興味があって

0:03:40.887,0:03:43.138
エントロピーは[br]油がダンスに参加するよう促します

0:03:43.138,0:03:45.193
問題は 油分子が

0:03:45.193,0:03:47.471
壮大なドレスを身に着けており

0:03:47.471,0:03:50.040
水分子よりも はるかに大きいことです

0:03:50.040,0:03:52.474
だから 油分子が踊り始めると

0:03:52.474,0:03:54.979
その大きさのせいで ダンスや

0:03:54.979,0:03:56.919
ダンスの一番の見せ場となる

0:03:56.919,0:03:58.832
水が行う [br]ランダムなパートナーチェンジの

0:03:58.832,0:04:00.329
邪魔になります

0:04:00.329,0:04:02.885
それに 油分子は[br]ダンスが得意ではないのです

0:04:02.885,0:04:04.805
水分子が油分子を

0:04:04.805,0:04:06.464
ダンスに引き込もうとしても

0:04:06.464,0:04:08.890
油分子はただドレスをぶつけるだけで

0:04:08.890,0:04:11.550
ダンスフロア全体を占領してしまいます

0:04:11.550,0:04:13.723
油がダンスフロアから降りれば

0:04:13.723,0:04:15.765
水は 様々な配置でダンスを踊れます

0:04:15.765,0:04:18.214
そこで水は 油を追い出し

0:04:18.214,0:04:20.803
仲間のいるベンチに押し戻します

0:04:20.803,0:04:22.887
端に追いやられるとすぐに

0:04:22.887,0:04:24.971
たくさんの油たちは

0:04:24.971,0:04:27.280
一緒になって慰め合い

0:04:27.280,0:04:29.455
水分子がいかにアンフェアだったかを話し

0:04:29.455,0:04:31.408
仲間同士として集結します

0:04:31.408,0:04:32.746
つまり この組み合わせ ―

0:04:32.746,0:04:35.082
分子間の相互作用と

0:04:35.082,0:04:37.472
ランダムに動いている時の

0:04:37.472,0:04:38.890
可能な配置の数によって

0:04:38.890,0:04:41.216
それらが混ざり合うかどうかが[br]決まるのです

0:04:41.216,0:04:43.637
つまり 水と油が混ざらないのは

0:04:43.637,0:04:47.217
彼らは ただお互いに[br]良いダンスパートナーになれないからです