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時空 解 さんの日記

 
2015
10月 14
(水)
11:40
「温度とは何なのか?」 ・・・分子運動より
本文

みなさん、こんにちは。
温度に付いていろいろと考えた事はあまりなかったのですが、考えてみると不思議な現象です。温度。温度とは学生時代に覚えたイメージでいえば、物質内の分子の運動エネルギーだったと思います。つまりある物体の温度が高いという事は、その物体内の分子がブルブルと大きく震えている、と言うイメージを私は持っています。
みなさんも絶対温度( -273.15℃ )と言うのをご存知だと思います。私は学生の頃は、この絶対温度状態の物体内の分子は震えていない、と教えて貰ったようにも覚えていますが、今では量子力学的にそれは間違いなのですよね。不確定性原理に基づいて、分子ではないけれど原始原子 (2021-08-25 修正) は常に一定の場所に留まってはいないからです。

さて、こんな事を考えた事はありませんか・・・物体内の分子のブルブル振動が温度と言うのなら、この分子一つ一つのブルブル振動の方向が偶然、同じ方向になったとしたら?物体は分子のブルブル振動方向に勝手に動く事にならないでしょうか?まぁ、物体内の分子運動がすべて同じ方向にそろう確率は皆無に等しいのでしょうが…。例えばとても小さい物体、分子の数が100個しかない物体としましょう。そうした場合、分子の温度としてのブルブル運動は偶然同じ方向になる確率も有りそうな気がします。あるいは、分子一つだったら当然ブルブルと動いて(空間内を移動して)いるわけで、この分子が2つ、3っ、4っ・・・とくっつき合うと空間内をだんだんと移動しなくなるわけです。
さて、ここで問題です。一つの分子の時の温度って何度?それが2つになった時の温度って何度?3っの時は?
一つの時は温度と言うよりもブルブルと空間を移動している時の運動エネルギーです。2つ3っとまとまって行くと動かなくなるけど、温度としてエネルギーとなる?
こんな風に考えていると、私はマッハの事を思い出します。マッハが遠心力の事を論じていて、「はたしてバケツが回転しているのか、宇宙全体がバケツの周りを回っているのか、双方のどちらかだと言う判別をどう付けるか」と言う意味の言葉です。
ブルブル振動している一つの分子は、何を規準にブルブルしているのでしょう。そう思うと何だか空間と言う物がどういうものかちょっと不明です。

とにかく、私は温度について殆ど無知だなぁと、このブログを書いてみて実感しました。勉強しなくっちゃ。( ^^;
ゼロから学ぶ熱力学 

では今日はこの辺で。

 


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