温度とは

質問

温度とは何なのですか？
物体の熱エネルギーによる運動状況を示すものならば、気体の方がどんな固体よりも温度が高いのではないのですか？

頭の中が堂々巡りしております。お願いします！！

回答No.4

ency · ベストアンサー

No3 ency です。

言葉の定義のしかたの違いだけのようですね。

> 温度っていうのはある物質ひとかたまりの熱エネルギーをいくら持って
> いるかの指標で熱運動状態の指標ではないということですか？？

そのエネルギーは「内部エネルギー」といって、熱エネルギーとは区別します。
熱力学でいうところの「熱エネルギー」は、発熱や吸熱というように、熱として出入りするエネルギーのことを指します。

私が「熱エネルギーは関係ない」といったのも、そういう意味です。

この内部エネルギーの実体が、分子の熱運動による「運動エネルギー」の総和なんです。

分子に熱を加えれば運動エネルギーが増加しますので、その結果全体として内部エネルギーが増加します。
逆に、分子から熱を奪えば運動エネルギーが減少しますので、その結果全体として内部エネルギーが減少します。

このように熱エネルギーと内部エネルギーが相互変換される関係を「熱力学第一法則」と呼んでいます。
要するに熱力学におけるエネルギー保存則ですね。

# 正確には、このほかに体積変化による「仕事」もからんできます。

> 例えば物質Aと物質Bがあった時にＡの方が温度が高い時、それはＡの運動状況の
> 激しさを示すのではなく、Ａの熱エネルギーの総和がB熱エネルギーの総和よりも
> 大きいことを示すということですか？

上の説明からおわかりかと思いますが、「温度の高い＝内部エネルギーが大きい」ということになりますので、この場合 B よりも A の方が「内部エネルギーが大きい」ということになります。
これは、B よりも A の方が「分子の運動エネルギーの総和が大きい」と言い換えても良いですね。
つまり、温度が高いということは「運動の状態の激しさを示す」というので正しいです。

回答No.3

ency

温度は、分子の運動エネルギーの総和が関係する値だったはずです。
そういう意味では、温度の定義に熱エネルギーは関係ありません。

熱エネルギーを加えれば、分子の運動エネルギーが大きくなるので温度も上昇します。
熱エネルギーを奪えば、分子の運動エネルギーが小さくなるので温度も下降します。

ちなみに、状態変化中は熱エネルギーを加えても温度が上がりませんよね？
# いわゆる「潜熱」ってやつです。

というわけで、運動エネルギーの総和が０のポイントが、温度の下限値ということになるわけですが、このときの温度が絶対零度というわけです。

「気体の方がどんな固体よりも温度が高い」というところですが、それはある一つの物質についてのみ適用される内容ですね。
結合の仕方や、結合する力等、物質によって違いますので、同じ運動エネルギーであっても状態は違うんです。

…なんとなく、イメージできますか？

お礼

温度っていうのはある物質ひとかたまりの熱エネルギーをいくら持っているかの指標で熱運動状態の指標ではないということですか？？
例えば物質Aと物質Bがあった時にＡの方が温度が高い時、それはＡの運動状況の激しさを示すのではなく、Ａの熱エネルギーの総和がB熱エネルギーの総和よりも
大きいことを示すということですか？

回答No.2

celery

気体が液化(固化)すると、体積はだいたい1/1000になります。
つまり気体は分子の密度が少ないので、1分子のエネルギーが大きくても全体的にはおおきなエネルギーにならないのです。

ちなみに1分子(原子)のエネルギーEは
E=3/2kT (k:ボルツマン定数、T:絶対温度)
と書けます。
単位体積あたりの分子(原子)数がわかれば、エネルギーが計算できます。

回答No.1

4500rpm

＞どんな固体よりも
まずは同じ物質で比較してみてください。
同じ物質なら固体よりも気体のほうが温度が高いと思います。
これは物体の熱エネルギーによる運動状況で説明できますね。
ところが物質が異なると分子間力が違ったり、水素結合が有ったりして気体でいられる温度に差を生じます。（これが沸点の違い)
このため、この分子間力に打ち勝つまで熱エネルギーを与えてやらないと気体になりません。
たとえばヘリウムは分子間力が小さいので少しの熱エネルギーでも気体になりますが、水は水素結合が強いのでかなりの熱エネルギーを与えてやらないと気体になりません。