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光 熱 放射線(電磁波)について
光と熱は波長が違うだけで本質的に同質のモノと聞きました。 では、太陽光線の電磁波とフライパンを熱した時の電磁波では、どのような違いがあるのでしょうか? 周波数…? 光を伴うものとそうでないモノ…人間が感じないだけでフライパンも微細な光があるのでしょうか? また、熱と光の厳密な違いはどんな点でしょうか? 素人に判るような簡潔な説明をお願いしたいです。
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電磁波が熱というわけではありません 物質がエネルギー持つとその程度に応じて振動します これが外部に放出されるとき熱く感じます このとき一般には「この物体は熱を持っている」と表現しているのです この振動によって電磁波が放射されその波長によって赤外線だとか可視光線だとかに分類されるのです 赤外線は水によく吸収されるので水の振動が激しくなって水の温度が上がるのです ということでフライパンに手を触れると熱く感じるのはフライパンの振動が直接手に伝わって手が熱くなるのです これが熱伝導です 手をかざしただけで熱く感じるのはフライパンの表面から赤外線が放射されているのでそれを手の水分が吸収して手が熱くなるのです これを熱輻射と言います
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知っている範囲で少々 ＞光と熱は波長が違うだけで本質的に同質のモノと聞きました。 これは表現法が少し変ですね。 一般的に光とは電磁波のうち人間に見える波長域を言います。具体的には約380nm～780nmの電磁波を可視光線と呼んでいます。 さらに広義では赤外線や紫外線など人間には見えない波長も光と呼ぶ事も多いですね。 しかし熱とは分子の振動その物で光とは本質的に異なる概念で例えば赤外線や遠赤外線などを物体に照射するとそのエネルギーを吸収し分子運動と言う形になって温度を上げますがこれは熱として観測され更にこの物体からまた赤外線や遠赤外線が放射されます。 ＞太陽光線の電磁波とフライパンを熱した時の電磁波では、どのような違いがあるのでしょうか? 周波数…? 本質的には同じ物ですが発生源の温度は太陽表面で約6000度、フライパン表面は約250度、まるで違います。 この温度の違いによって発生する電磁波の波長も大きく異なりフライパンからは紫外線はもちろん可視光線すら出ません。 ステファン・ボルツマンの四乗法則と言うものが有って温度と放射エネルギーを表すものですが簡単に言うと理想的に真っ黒な物体の単位時間、単位面積で放射するエネルギーは絶対温度の四乗に比例するというものです。 数式で言うと W＝σT^4 W＝放射エネルギー量 σ＝ボルツマン定数、定数です T＝絶対温度 となります。 σ＝5.67×10マイナス8乗〔W*cmマイナス2*Kマイナス4乗〕 ところで ＞外気温が15℃で私の体温が36℃の時、私は外界に対して赤外線を放射しているのでしょうか? ＞外気温と体温が同じ場合は放射は無いのでしょうか? このご質問ですが先ほどの式をご覧になると分かりますが要するに絶対零度－273.15度以上ならすべての物体からエネルギーが放射される事になります。
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有難うございました。参考になりました。 大変科学的な返答、判りよかったです。 質問に関する謎はおおまかに解けました。 回答順にポイント付けますのでご容赦下さい。
- pasocom
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＞光と熱は波長が違うだけで本質的に同質のモノと聞きました。 それは、正確ではありません。熱の中で「遠赤外線」などは「電磁波」の一種で、光も「電磁波」の一種ですから「本質的に同じ」といえるのですが、「熱」には「遠赤外線」を伴わない単なる「分子の活動量」である熱もあります。 熱の伝わり方を考えると「伝導」「対流」「輻射」があります。輻射の場合だけが「光と同じ電磁波」といえます。その他は伝達する速さも光とは全然違って遅いです。 太陽光線の電磁波の中にはあらゆる波長のものが含まれており、短い物では「ガンマ線」「Ｘ線」「紫外線」などがあり、それより長くなると「可視光線」、「赤外線」などの電磁波が放射されています。 これに対してフライパンを熱したときにでる電磁波はせいぜい「遠赤外線」だけです。これは電磁波の中で可視光線よりかなり波長の長い電磁波です。その意味では「光＝可視光線」とは「単に波長が違うだけ」ともいえますが。 「光」と「電波」は本質的に同様な物と言えますが、「熱」は全然別の物理現象なのです。
お礼
有難うございました。参考になりました。
お礼
回答有難うございます。 更に質問ですが、外気温が15℃で私の体温が36℃の時、私は外界に対して赤外線を放射しているのでしょうか? また、外気温と体温が同じ場合は放射は無いのでしょうか? 馬鹿な質問ですが真面目に疑問に思っています。 知識が有りましたらお答え下さい。
補足
有難うございました。参考になりました。