真空は０K？

質問

熱力学についてふと考えたのですが、熱とは分子の振動や運動エネルギーの形で維持されたり授受されたりするわけですよね？
それなら原子・分子が全く無い真空は常に０Kということでしょうか？

回答No.13

noname#10563 · ベストアンサー

まあそもそも ０Ｋが理屈の上での値ですから
現実には無いものです。
また＃１１氏のいうように真の真空も存在しません。
真の真空には温度という現象の対象になる物質も
無いわけですからね・・・・
現象を説明する場合，
限りなく真空に近づけ続けると，温度は限りなく
０Ｋに近づくと考えられます。
これを数学的に考えれば，真空は０Ｋという解釈に
なってくるのではないでしょうか。

回答No.14

grothendieck

光子ガスは温度も圧力もエネルギーもある立派な実在ですが、真空もエネルギー最低の状態としてきちんと定義され、存在すると考えられていると思います。ただし、これは座標系に依存します。加速度（または重力）a の非慣性系では
　kT=hbar a /2πc
の黒体輻射が観測されます。この現象(Unruh effect)は、温度ばかりか光子が存在するかどうかも座標系に依存するという奇妙な現象ですが、実在すると考えられています。

参考URL：

http://en.wikipedia.org/wiki/Unruh_effect

回答No.12

apple-man

何でエーテルとかの話になっちゃうのか？？？

簡単です。

　真空には気温がありませんが、
温度はあるんです。

　真空が０Ｋなら、容器から
気体を抜いた時点で、その容器
自体の温度が下がります。

　もしそれが本当なら、
容器の内と外の間の気体が
抜いてある魔法瓶は、常に
冷たいはずですが、実際
そんなことありませんよね。

補足

まさかこんなに熱い議論に発展するとは・・・
みなさん、回答ありがとうございます。ですが一人一人にお礼と補足ができないのでここでまとめて。

・０Kを「オーケー」と間違えてしまった方がいたようですみません。みなさんもう分かってらっしゃるようですが「ゼロケルビン」です。
・宇宙空間の話も出てきているようですが、ここでは宇宙ではなく、仮に真空状態をなんらかの器具で作り出せたと仮定した場合に限定してください。宇宙背景放射や黒体輻射について触れてくださった方、ありがとうございます。
・エーテルで思い出したのですが「真空のエネルギー」なるものがあるらしいですね。（不勉強なもので詳しくは知りませんが）もしそれが存在するとして、電磁波が真空中を通過する際に、それがもつ熱量を受け渡すことにより０Kではなくなる、という考えはできるでしょうか？

回答No.11

grothendieck

どんな真空ポンプを使っても「場」（真空が粒子を生成し得る能力）を取り去ることはできません。ここで0kでない有限温度にすると黒体輻射の光子が発生し、真空ではなくなってしまいます。したがって真空の温度は0kしかあり得ません。アインシュタイン以後エーテルはないと考えられています。

回答No.10

noname#108554

確かに宇宙を代表する温度としては、背景放射の3Kが一番メジャーですが、
宇宙は熱平衡ではないので、物質によって様々な温度を持っています。

実際、ニュートリノ背景放射の温度は、(4/11)^(1/3)×光子背景放射温度で与えられます。
ただし、これは理論上のことで観測はされていません。

回答No.9

First_Noel

まずエーテルですが，それを何かとすることで，長い歴史の繰り返しになるか，
或いは現在進められている物理理論になるか，分かれます．
電磁波がなぜ真空中を伝搬できるのか？と言うことの
ひとつの仮定としてエーテルが出される歴史は長いものです．
あるいは，空間自体が媒質となっている，空間が微細構造を持っていると言う考え方もあります．
こちらは理論的に進められている仮説のひとつですが，
未だに回答は得られていません．呼びようによってはエーテルとなるのかも知れません．

さて，熱力学では「黒体輻射」の考え方があります．
ある箱があって，中には物質は何もなく，ただ電磁波のみが存在する，
更に箱はある温度で一定で，その状態で十分時間が経過している，
仮定したとき，その黒体に微小な穴が空いていたとして，そこから出て来る
電磁波は，「プランクの式」で表される波長分布のものが出て来ます．

あと，宇宙初期，物質構造がまだなかったときにも，
温度は定義されています．
このときは，本当の「物質的な真空」だったでしょうが，ここでも電磁波での温度の定義となります．

回答No.8

nrb

宇宙には何かある

真空の宇宙でなぜ光や熱が伝わるか
エーテルがあるからと言われてます
（解明されてません　研究段階）

エーテル　で検索すれば　沢山でますよ

参考URL：

http://www.shiojiri.ne.jp/~side8/theory2.html

回答No.7

mmky

答えはすでに出ていますが、多少の追加としての参考に、
ご指摘のように真空空間に熱伝導はないといえるのですが、熱エネルギーを運ぶものはあるということですね。太陽と地球の間は真空ですから熱伝導はありませんね。でも暖かいですね。熱エネルギーを運ぶトラックが毎日来ているからですね。これは光という名のトッラク、キャリアといった方がいいですね。微小なカプセルですがそれで送ってくるのです。目的の物にあたるとはじけて熱になりますね。何故か透明なものには熱を与えることはないという優れものですね。単なる電磁波ではないんです。そういう手段があるので熱は自由に広がれるのですね。

回答No.6

noname#10563

宇宙は真空じゃないけどな・・・・

真空＝何もない　とするならば，温度は測れないし
温度を示すものも存在しないでしょう。

回答No.5

apple-man

>熱とは分子の振動や運動エネルギーの形で維持されたり授受されたりするわけですよね？

それだけじゃないです。
真空の宇宙を伝わって、
太陽の熱は地球に届いて
いるじゃないですか。

　電磁波が運ぶ輻射熱と
いうのがあるんです。

回答No.4

ac-sakura

あぁ、ゼロ・ケルビンね。

＜URL４４１番より。＞
宇宙空間には背景輻射といわれる宇宙のはてから届いてくる光で満ち溢れています。それが現在の宇宙の真空の温度(3K)であり、膨張しつづけてどんどん温度は低下してきています。はじめはもっと高かった・・

というわけで、真空でもエネルギーが存在しますので、温度もある。宇宙では３Kだそうです。

参考URL：

http://forum.nifty.com/fchem/log/rika/432_main.html