• ベストアンサー
※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:温度とは何ですか?)

温度とは何ですか?

Quarksの回答

  • ベストアンサー
  • Quarks
  • ベストアンサー率78% (248/317)
回答No.9

>衝突の問題に関し、まず一番簡単なモデルで理解してみようと思って  (略)  2つの粒子の運動エネルギーの平均は同じ値にはなりませんでした。 膨大な数の分子が、てんでんばらばらに動き回りながら衝突するのです。その全てについて"計算"するなどということはできません。一対一の衝突で代用できるものでもありません。とても、手計算で対応できる現象ではないのです。だからこそ、統計的な処理が必要になってくるのです。(現代はコンピュータで計算させることが可能なのかも) 僕が、具体的な衝突問題として数式を出さなかったのは、それを使って説明しようとしてもできない相談だからです。 でも、そのような神のみがなし得るような"計算"を実行しなくても、エネルギーが"移動"していること、そして、最終的にはエネルギーの移動が止まる(平衡状態になる)という事実を受け入れるならば、運動エネルギーが均質化したはずだということが理解できるはずです。 分子の衝突問題という単純な力学的な現象として見たならば、その運動は可逆的ですから、平衡に達するという(不可逆変化)条件を、どこかで組み入れなければならないはずです。そのギャップを埋めてくれたのが、膨大な数の分子の乱雑な運動を統計処理するという手法だったのです。

el156
質問者

お礼

ありがとうございます。やっと少しわかった気がします。 温度が均一になるのは確率に支配される不可逆の現象だから、粒子の衝突のような確定的な理屈で理解しようと思っても無理だということになるわけですね。私は原理的に理解不可能な方法で理解しようとしていたようです。わかったのですがちょっと残念な気もします。確認のため追加質問させて頂きたいのですが、例えば空気中の窒素分子と酸素分子の運動の激しさを比較しようとした場合、温度は同じ筈だから平均運動エネルギーはどちらも同じ。従って速度の大きさの平均は軽い窒素の方がSqrt(8/7)倍速く、運動量の大きさの平均は重い酸素の方がSqrt(8/7)倍大きい、という理解は合っているでしょうか?固体の温度についてはまだわからない点があるのでもう少し考えてみます。理解が遅くてすみません。

関連するQ&A

  • 温度とは

    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!!

  • 蒸発が飽和蒸気圧まで続く理由は?

    「液体も気体同様にその物質を構成している分子の運動エネルギーはその温度に応じた一定の分布をしている。その中で比較的大きな運動エネルギーをもっている分子が、分子間力を振り切って液面から飛び出していくのが蒸発である」「蒸発後の液体分子は平均エネルギーが下がり残った液体の温度が下がる」と教科書には書かれています。とすると蒸発後の液体はエネルギーの低い分子ばかりが残るはず。それでも、飽和蒸気圧まで蒸発が続くのはなぜですか。「大きな運動エネルギーをもった空気の分子が水分子に衝突→水分子は空気の分子からエネルギーを受け取る→受け取ったエネルギーを運動エネルギーとして結合を振り切って気体になる」というのを以前見た記憶がありますが、なにかしっくりきません。 アドバイスをお願いいたします。

  • 気体と固体の溶解度

    単刀直入に。 なぜ、固体は温度が高いほうが溶けやすく、 気体は温度が低いほうが溶けやすいんですか? エネルギー的に、気体が一番エネルギーが大きいので、 固体→液体 は吸熱 気体→液体 は発熱 だからかな?と思ったんですが、逆に「だからどうして?」と、もっと詳しいことがわからず・・・。 高校生の納得する説明で、なるべく詳しくお願いします。 たしか、化学IIの教科書にあったような気がしますが、よくわからなかったので・・・。

  • 温度とは?

    気体の温度とは分子の移動速度だとしたら、気体の体積を半分に圧縮しても速度は変わらないわけだから温度は上がらないことになる。でも実際は上がる。 逆に分子が壁に当たるエネルギー、運動量だとしたら温度が同じ場合、分子の量に関係なく圧力は一定になる。実際は圧力の違いは出る。 どちらで考えても間違っています。本当は温度とは何を計っているんでしょうか?

  • 膨張とはミクロで何が起きているのですか?

    固体でも液体でも気体でも膨張とはミクロで何が起きているのですか? 容器に気体を閉じ込めて加熱すると圧力や体積が大きくなりますがどうして体積が増えるのでしょうか。例えば教科書でよく見るようなシリンダーにピストンが付いている容器で定圧変化するとします。温度Tが上がると気体分子の運動が激しくなるので、容器の内壁を強く圧迫して圧力pが大きくなります。本来なら圧力が増えますが、ピストンがスムーズに動くとすれば圧力pが大きくなる代わりに体積Vの方が大きくなったという事ですか? また固体の場合は熱によって電子の波動関数が空間に広がり、原子間で反発力が強くなって原子間距離が大きくなった結果、固体全体の体積が増えるのでしょうか。

  • 超音波による温度上昇(環境温の影響)

    超音波を高密度の焦点で照射した際、対象物の温度上昇は対象物のもともとの熱エネルギーの影響を受けると思いますが、単純に差し引き出来ますでしょうか? 例えば対象物が15度のとき、焦点部の温度が瞬間的に100度に上昇するエネルギーで照射した場合、対象物の温度を0度にすれば85度、30度にすれば115度と単純に考えて良いものでしょうか。 超音波のエネルギーは焦点部の分子の摩擦を起こし、熱エネルギーに変換する事は分かりますが、対象物の分子は、0度でも30度でも熱エネルギーによる分子運動は無視できるほどの差ですよね。 対象物が液体と固体ではまた違ってくると思いますが、固体では温度変化が上記のようには得られないという実験結果が得られてしまいました。 当方専門ではないため、お詳しい方いらっしゃいましたら、ご教示いただければ幸です。

  • 理想気体

    理想気体では、((1)熱エネルギー、(2)温度)は原子、分子レベルではどのように説明されているかを調べています。 ざっと調べたところ、 (1)は、マクロな数の原子・分子の運動エネルギーと位置エネルギーの総和 で、 (2)は、物質を構成する分子・原子一つ一つの平均運動エネルギーの指標 ということが分かりました。 もう少し詳しく調べたいのですが、お勧めのサイトがありましたら、教えていただけると幸いです。

  • 圧力と温度

    圧力と温度の関係についてお聞きします ドライアイスは二酸化炭素に圧力をかけてつくられるとあるのですが、気体から個体になるということは温度が下がることになると思うので、 圧力をかけると温度は下がるということですか?? また、圧力をかけるということは気体を圧縮することではないのですか??? だとしたら温度があがる気がするなのですが・・・・・・・ 圧力をかけるとはどういうことですか??? わかりません>< そもそも温度とは分子の運動エネルギーが熱量に変換された結果ですよね????違ったかなあ~~~ だとすれば圧縮すれば運動は活発になるから温度はあがるはずなんだ!!!!!!!!!!

  • 1eVのエネルギーを温度で与えるには?

    ウィキペディアを見ていたら、「1eVの平均運動エネルギーをもつ気体の温度は11604 Kとなる。」と書いてありました。これはどのように導かれるのでしょうか? またこれが正しいとすると逆に、気体分子に1eVと同じエネルギーを熱で与えるには0Kから11604Kに昇温すればよいということでしょうか?3eVのエネルギーを与えるには11604×3 Kに昇温すればいいのでしょうか? よろしくお願いいたします。

  • 気体の分子運動について

    気体の分子運動の分野で、 「運動の自由度が大きい気体分子は内部により多くエネルギーをためることができるため、温度が上がりにくい」 という説明を目にしたのですが、いまいち理屈がわかりません。 エネルギーをためる能力が高いと、どうして温度が上がりにくいのでしょうか? U=(3/2)nRT をみると、エネルギーがたまればたまるほど温度が比例しているように見えるのですが・・・ どなたか解説のほど、よろしくお願いいたします。