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化学反応において、原子が加速されたり減速されたするメカニズムは?

sat000の回答

  • sat000
  • ベストアンサー率40% (324/808)
回答No.1

熱エネルギーは原子・分子の運動エネルギーそのものです。 熱エネルギーが原子・分子に吸収された後、何らかのメカニズムによって原子・分子の運動エネルギーに転換されるという考え方は正しくありません。 運動エネルギーmv^2/2を全速度空間で積分すると、速度分布関数がマックスウェル分布の場合、三次元であれば、3nkT/2 (kはボルツマン定数、nは密度、Tは温度) になります(なったはずと記憶しています)。 つまり、温度とは、原子・分子が集団的に運動している際の平均的な運動エネルギーです。 そして、エネルギーは、原子・分子の衝突により緩和していきます。 これが拡散という現象です(対流を考えていません)。 電磁波などにより、ある領域にエネルギーが吸収されたとしますと、このエネルギーにより、そのある領域の原子・分子の運動エネルギーが上昇します。 つまり、局所的に温度が上昇するわけです。 このエネルギーが上昇した原子・分子が、他の原子・分子と衝突することにより、エネルギーが拡散していきます。 このような素過程をエネルギー緩和過程と言います。 熱という物質は存在しません。 質問者の方は、熱素という物質があると考えられた昔と同じ勘違いをされているようです。

quantum2000
質問者

補足

早速ご回答をありがとうございました。質問文に表現の不十分なところがあったようで、申し訳ありません。 私がお聞きしたかったのは、「原子は、どのようにして加速されるのか?」つまり、「原子は、どのようにして運動エネルギーを高めるのか?」という事です。 ただの「熱伝導(熱拡散?)」という場合であれば、高温(高速)の原子がぶつかって来て運動エネルギーが高まる、という説明でその「メカニズム」は分かります。しかし化学反応の場合は、「ただの熱伝導」の場合は違って、対象として考えている原子集団全体の運動エネルギーが、全体として増えると思うので、その原因(メカニズム)を知りたいのです。 そしてそれはたぶん、化学反応によって解放された電磁波のエネルギーが、何らかの仕組みによって原子を加速するからなのだ、というくらいしか思いつかないのです。もしそうだとしたら、その加速のメカニズムを知りたいのですが・・・。 sat000さんの表現をお借りすれば、 「電磁波などにより、ある領域にエネルギーが吸収されたとしますと、このエネルギーにより、そのある領域の原子・分子の運動エネルギーが上昇します。」 という表現の、その「吸収された」という点の詳しい描写(説明)を知りたいのです。 別な表現をすると、質問文にもあるように「電子レンジで、なぜ水の分子は加速されるのか?」とか、「太陽光によって、なぜ皮膚の温度は上がるのか?」いうことになると思うのですが・・・。 質問者は物理は好きなのですが、知識は高校で教わったこともよくは覚えていない程度の知識しかありませんので、どうぞその点はよろしくおねがいします。

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