真空の温度

質問

温度というものは分子の持つ熱量とかを指すのだと思うのですが、分子など何もない「真空」は温度がないのでしょうか？
また、ないのだとしたら、温度のない状態というものが上手く理解できません。
高校生の時に物理の教師に質問したところ
「そんなことを考えること自体ナンセンス」と言われ疑問を抱いたままです。
私が理解できるように説明していただきたいです。
お願いします。

回答No.5

flashprim · ベストアンサー

粒子も波も電荷もない真空(の場)においては温度はありません。真空にエネルギー体である粒子や波は伝播します。それらが温度を持つのみで真空の温度は電荷が発生(真空ではなくなります)しないことには上がることはありません。粒子や波の熱を奪うものがないからです。エネルギー損耗がないので真空中に留まることはありません。止まればその個所のみ温度が発生します。熱放射は伝播しません。真空中をバーナーであぶるとガスが拡散され、同時に熱が伝わります。ガスが拡散されていない個所では絶対零度です。あっというまに真空ではなくなりますが。粒子や電荷が遊離しない囲いで囲んで中を真空にしたとします。外側をバーナーであぶります。真空中は「介在物」がないので熱伝達は行われません。ただ、バーナーの炎と熱せられた囲いから粒子と波が飛び込みますが。同じことですが、光粒子は熱を持ちます。真空中を貫いても真空の温度は上がりません。エネルギーで発生した電荷以外は。

まったくの字義どおりの真空(何もない、電荷も発生しえない)においては、それらが伝播するかどうかは分かりかねます。

温度はエネルギーです。エネルギーとはエネルギーです。それ以上は現代科学では分かりません。さっぱりです。

回答No.6

moby_dick

温度とは分子などの熱運動の激しさを示す指標です。　
熱運動とは、例えば気体では乱雑に、しかし全方向に均等に走り回る運動です。
分子などの熱運動の状態を表すものですから、温度は、真空では、ないです。
また、絶対０度と考えても問題ありません。

参考に少し書きます。
(1)早い水流
ベルヌーイの定理により、
管の細いところでは、壁への圧力は下がり、流速は上がります。
これは管壁などへの熱運動のエネルギーが進行のエネルギーに変換したわけです。
温度が低くなった、速い流れのわけです。

(2)粒子の純粋な流れ
(1)の究極としてｘ方向へ進行し、ｙ、ｚ方向に運動しない流れがあります。
高電圧真空放電の真空ガラス管中の電子の高速流など。
この場合は、熱運動はほとんどなく（温度ほとんど0度）、高速進行（進行運動エネルギーが大きい）があるわけです。

(3)光など電磁波がある真空
この場合は、(2)で粒子の流れが光波に変わったと考えればいいです。
つまり、熱運動はなく（温度0度）、光の進行（進行エネルギーが大きい）があるわけです。
光がいろいろな方向に進んでいても同じことです。

なお、そこの空間の光のエネルギーを温度で示すことがあるのは、
エネルギー空間密度が等価な熱運動と、実際に置き換わるかは別として、単に対応させただけかと思います。

回答No.4

apple-man

＞温度というものは分子の持つ熱量とかを指すのだと思うのですが、

　それだけだと、太陽の光がなぜ暖かいか
説明できないでしょう。

　熱は最終的には、赤外線領域の
電磁波の持つエネルギーです。

　気温が物体にどう伝わるか、簡単に
言ってしまうと、分子が物体を
構成する原子にぶつかり、分子の
運動エネルギーが原子の振動に
変わるといった感じですが、
分子、原子が直接接するのではなく、
電磁波が運動エネルギーを伝えます。
　この運動エネルギーを伝える電磁波が
赤外線で、これが熱の正体ですが、
気体の場合、この電磁波の源は、
気体分子の運動エネルギーであり、
物質の場合は、原子の振動なんです。

　気体が存在しないと、気体の運動
エネルギーからくる気温は存在
しませんが、赤外線という電磁波、
つまり熱そのものはあるんで、
温度は存在しているんです。
　宇宙でも太陽の光を浴びれば
暖かいというか熱いんです。

　宇宙船など物体があれば、原子の
振動からくる物体の温度というのも
測定できるんです。

回答No.3

mac_res

すでに、
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=1107352
で、同じ質問が出ていたのでそちらも参考にしてください。

参考URL：

http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=1107352

お礼

ありがとうございます。
参考にします。

回答No.2

noname#13382

真空の温度は真空から放出される電磁波のエネルギー、つまり波長でわかります。

宇宙空間の温度が 2.7K というのは、宇宙空間から放出されるマイクロ波の波長から算定されたものです。

真空という概念は

１．物質が存在しない空間
２．光子のエネルギーが０の空間

の2つの用いられ方があります。
通常は１．の意味で用いられますが、量子力学では２．の意味で真空を考えます。
１．の意味での真空も「場のエネルギー」というものを持っていれば２．の意味では真空ではなくなり、その場合放出される電磁波を測定することで温度がわかります。

詳しいことは「図解雑学 素粒子」(ナツメ社)をごらんになればわかりますよ。

補足

真空を全く何もない状態と仮定して質問しました。
私は物理などに関して、全くの素人なので少し理解しがたいのですが、電磁波のエネルギー自体は、真空でも伝播可能ということなのでしょうか？
また、真空から放出される電磁波のエネルギーとありますが、何もない0「ゼロ」の状態からエネルギーが放出されるのでしょうか？

回答No.1

fjnobu

何も無いのが真空と考えているのなら、温度の測定器も無いことになり温度は測りようが無いことになります。
空気が無いだけを真空と言うのであれば、そこにある物体の温度を示すことになるので、温度は測定できます。
その温度は、少しでも光があれば上がり、まったく光が無ければ絶対温度の0度すなわち-273℃になります。
それで最初の全く何も無いのなら、そこは絶対温度の0度となります。

お礼

何もないことを真空と考えて質問してみました。
絶対0度かなということも思っていたのですが、やはりそうでしたか。
ありがとうございました。