出産前後の痔にはご注意!

金属原子以外は常温で自由原子をもたないんですか?

質問者からの補足コメント

  • 金属以外は常温じゃなければ自由原子をもつということですか?

      補足日時:2018/09/05 23:00
  • 自由原子は自由電子のまちがいでした

      補足日時:2018/09/06 12:07

A 回答 (4件)

自由電子は半導体にも存在します。

むしろ、自由電子を有する物質は金属と半導体に分類できると言うことが出来るでしょう。半導体の自由電子は金属の自由電子に準じる特性を有しますが、決定的に異なる点もあります。
第1に、金属の自由電子の密度は、金属原子と同程度の値であって、その値は温度で変わりません(絶対零度でも変わらない)。ところが、純粋な半導体の自由電子の密度は、金属よりも圧倒的に少なく、しかも指数的な温度依存性があって低温になるほど密度が小さくなります。このため、零下20度程度でも動作しなくなる半導体素子もあります。反対に温度が高くなるとの自由電子密度が大きくなって、早晩、半導体素子の制御が出来なくなります。高電圧が加わっている場合には、破壊に至る熱暴走を引き起こすのが通例です。(さらに、半導体の自由電子の密度は、それに導入された不純物濃度に決定的に影響される特徴もあります)
第2に、金属の自由電子の運動速度は1,000km/s程度で、しかも温度依存性がありません(フェルミ速度と言われてます)。ところが、半導体の自由電子は熱エネルギーに相応する運動エネルギー(m v^2/2 = (3/2)kT)を有します(いわゆる熱速度: v≈ 100km/s @300K)。金属の自由電子よりも大幅に小さく、しかも温度の平方根に比例して小さくなります。

半導体の教科書には、もちろん第1の特性がもたらされる理由が説明されています。ところが、第2の特性についての説明がないのが不思議です。
    • good
    • 0

自由原子とは聞きなれない言葉です。


要するに他から何の影響も受けていない原子ということですか?

重力場の影響とか細かい影響を排除すれば、金属以外の元素では希ガスがそれに近いと思われます。
    • good
    • 1
この回答へのお礼

すいません自由電子でした

お礼日時:2018/09/06 12:06

半金属の元素があり、それらは自由電子を持つ条件があり、金属と非金属との中間的な性質を示します。


また、炭素Cのグラファイトは自由電子を持ち、電気の良導体です。
    • good
    • 2

金属以外だって、電気を通す物質には自由電子はあります。


本の書き方が不味いか、教え方多がまずいから、そういう解釈になるのかな?

電気を通す=電流が流れるとき、電子がその電流と逆方向に流れていますが、物質中で自由に動ける自由電子がその役割を担うためです。

黒鉛の層間結合も自由電子。だから電気を通す。
    • good
    • 1

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Qアルキメデスの原理の説明の謎

①よくネットでは、満杯にした浴槽に物体を沈めた時、溢れ出た水と沈んだ物体の重量が等しいと記載されているのですが、同じ体積でも物体によって比重はマチマチですから、例えばガラス球とウラン球なら重量(比重)は当然違うでしょうから、溢れ出た水と沈んだ物体の重量が等しいというのは間違いではないかと思うのですが、如何でしょうか?

②よくネットの船舶関係の記事(特に軍用艦関係)では、船を浮かべた時に排水した水と、当該船舶の重量が概ね等しいとの記載が有ります。
「喫水線下の重量と、排水した水の重量が同じ」という意味なのか、「喫水線上の構造物も含めた船舶全体の重量と、排水した水の重量が同じ」という意味なのか、どちらの意味なのでしょうか?
※「痩せ馬」現象などの細かい誤差は考えません。

Aベストアンサー

水に浮かぶものをいれないと、成り立たないね。

喫水線上の構造物も含めた船舶全体の重量と、排水した水の重量が同じという意味。

Q真空中の光速より早く情報を伝達することは可能? 長い棒があったとして、この端っこを押すと反対側の端っ

真空中の光速より早く情報を伝達することは可能?

長い棒があったとして、この端っこを押すと反対側の端っこは同時に飛び出しますが、これは一般的な感覚としては全く同時に思えます。

もしそうならば、光速より早く情報を伝達できているように思えます。
これはそうなのでしょうか?
それとも違うとすればどういう理由でしょうか?
人の目には同時に動いていように見えるけど、実際には同時ではなく、棒の端と反対側の端では遅れがあるということでしょうか?

Aベストアンサー

例えば長さ 1m の金属棒の端を押すと、端の動きが反対側の端に伝わるまで
0.2ms(5千分のー秒)とかそのくらいのオーダーの時間がかかります。
これは「実測」されている値です。

0.2 ms は人間には関知不能の短さですが、光は1 mを10億分の3. 3秒で
駆け抜けます。比較になりません。

例えば月まで鉄棒もし渡せたとすると、
地球で端を押すと月側の端が動くのは18時間後(^-^;
光なら1.3秒です。

Q「冷たい」の仕組み

24歳男性です。

馬鹿っぽい質問をするようで申し訳ございませんが、

-270℃の空間において全ての物質の動きは止まる

と聞いたことがあるんですが、何で、「止まっている=冷たい」 になるんですか?

また、冷気ってどこからどのように発生し、私たちが感じる「うわ冷たっ」になるんですか?


試しに自分の身体を分子に見立ててみました。

沢山動くと、身体が活性化して熱を帯びるので熱くなります。なので疲れます。

逆に、ぼーっと立ち尽くした状態でいると、何も変化が起こりませんでした。


考えれば考える程、頭がパンクしそうになりますので質問した次第です。

太陽が関係してるんですか?➡もし太陽が無い夜とかは空間ごと―270℃になっている筈

物理用語の「仕事」が関係しているとか?

私が馬鹿なだけ??

Aベストアンサー

こんにちは。
まだ閉じられていませんね。
次のような回答ではいかがでしょう。

ポイントは、「温度とは、原子の運動・振動のスピード。しかし、さらに難しい問題が・・」」

質問者さんも「止まっている=冷たい」と聞いたことがあるようですが、原子レベルでこれが起きることが「温度」です。

次のようにイメージされるといいと思いますがいかがでしょう。

○徹底的に冷やした(絶対0度の)氷の塊・・・水の原子(分子)が完全に止まっていて、振動もしていない。また、原子や分子同士は、至近に近づくとお互いに静電気のような力で縛りあう性質があるので、まったく振動がないと互いに縛りあってきれいに並び、「固体」を形成する。
○-10℃の氷・・・分子は振動している。でも互いの縛りあいを断ち切るほどではないので形が保たれる。。
○10℃の水・・・分子の振動により互いの縛りあいが断ち切られる。しかし、振動がさほど強くないので、すぐにまた縛られ、また断ち切られ・・・を繰り返し、形が自由に変わる「水」になっている。ただし、一部の原子は空間に飛び出すので、徐々に「蒸発」する。
また、この振動は、36℃(体温)の振動より小さいので、体の一部がこの水の中に入ると、体の持つ振動を奪い、水の少し温度が上がる代わりに体の温度が少し下がる。これは体にとっての異常事態なので、専用の神経が脳に警報を送る。これが「冷たい」状態。
○80℃の水(お湯)・・・分子同士がくっついたり離れたりを繰り返すが、振動はとても強く、ここに体の一部が入ると、強い振動が伝わって静電気の力の弱いたんぱく質がちぎれ(分解され)「やけど」になる。(長時間では「煮物」「焼き物」になる(泣))
○ 110℃の水蒸気・・・振動が強くなり、ついにつながりが完全に断ち切られれて、自由に走り出す。これが蒸発・沸騰であり、「熱い水蒸気」になる。これが体にぶつかるとたんぱく質を引きちぎって分解してしまうが、水・お湯に比べて蒸気は密度(一定時間にぶつかる分子の数)が極端に小さいので、分解が皮膚の表面だけにとどまり、「やけど」に至らない場合もある(サウナ)

なお、「冷気」は次のように理解するのはいかがでしょう。
 空気を構成する窒素や酸素は、水に比べて分子同士の縛りあう力が弱いので、10℃程度では液体にならない。でも10℃では体温を奪う。これは、テーブルの上で止まっている10円玉に、もうひとつの10円玉をぶつけた場合に、止まっていたほうが動き出しぶつけたほうが止まるイメージ。これが「熱を奪われてひんやり」する状態。
(なお、このイメージでは、10℃の空気に36℃のコップのお湯を触れさせると、やがて空気が36℃になりコップが10℃になるように見えてしまうが、実際にはいろいろな速度や振動の粒子が混在するので、中間のある温度で均衡する)

さらに、「宇宙」も提起されているので・・・
○上記の説明では、太陽のない宇宙空間に浮いている20℃の物体(地球など)は永久に20℃のままのはず。何しろ宇宙は真空なので、振動を奪う粒子がない。(事実、魔法瓶はこの原理を利用している)
○ でも、ここで出てくるのが「放射冷却」。少々難しいですが・・。
 速度を持った原子同士がぶつかって跳ね返ると、もっとも単純な原理では速度の総和は同じはず。(つまり温度は変わらない。)しかし、原子はわずかながら静電気の力を持っているので、ある電磁気の原理から、振動や衝突の瞬間に、一瞬、電波が発生し、そのエネルギーの分の速度が低下する。この電波が「赤外線」であり、その結果として発生する速度の低下(温度の低下)は「放射冷却」と呼ばれる。
○ したがって、太陽から遠い宇宙空間の浮遊岩石はほとんど-270℃まで冷え切っている。また、太陽の光の弱い北極や南極では気温が-50℃以下に低下する。(でも、一度温まった大きなものが冷えるのにはそれなりに時間がかかるほか、地球には暖かい部分から来る空気と海の対流があるので-200℃などの極端には冷えない!偉い!)

さてさて、熱・温度はとても奥が深く、少々長くなってしまいましたが、いかがでしょうか。
お役に立てば幸いです。

こんにちは。
まだ閉じられていませんね。
次のような回答ではいかがでしょう。

ポイントは、「温度とは、原子の運動・振動のスピード。しかし、さらに難しい問題が・・」」

質問者さんも「止まっている=冷たい」と聞いたことがあるようですが、原子レベルでこれが起きることが「温度」です。

次のようにイメージされるといいと思いますがいかがでしょう。

○徹底的に冷やした(絶対0度の)氷の塊・・・水の原子(分子)が完全に止まっていて、振動もしていない。また、原子や分子同士は、至近に近づくとお互...続きを読む

Q高校物理の質問です! 参考書に 『運動エネルギー+位置エネルギー=力学的エネルギーである。このとき、

高校物理の質問です!
参考書に
『運動エネルギー+位置エネルギー=力学的エネルギーである。このとき、位置エネルギーは重力によるものと弾性力によるものの両方を指しています。』
とあったのですが、この意味は
①・運動エネルギー+重力による位置エネルギー
=力学的エネルギー
・運動エネルギー+弾性力によるエネルギー
=力学的エネルギー
なのか、
②運動エネルギー+重力による位置エネルギー+弾性力による位置エネルギー
=力学的エネルギー
①なのか②なのかわかりません、、
教えてください!お願いします!!

Aベストアンサー

②です。

例えば、天井からぶら下がっているバネの下部につながっている重りの上下運動
を考えれば、②になります。

もちろん、運動の状況によっては、重力による位置エネルギーがゼロの場合や、弾性力
によるエネルギーがゼロの場合がありますから、結果的に①になる場合もありますが。

Q抵抗に、電流が流れると熱が発生するとありますが電流はエネルギーなんですか? 電気量の単位は[C]なの

抵抗に、電流が流れると熱が発生するとありますが電流はエネルギーなんですか?
電気量の単位は[C]なのでエネルギーでないことは分かるのですが、、、

Aベストアンサー

エネルギーです。
電流 A と電圧 V を掛け算すると、出力 W = J/s になります。

質量を持った電子が運動すると考えるのが、まずは良いかな。

Qなんか、スピリチュアル系の本で量子力学の事書いてあったんですが、全てのものは素粒子で出来ていて、それ

なんか、スピリチュアル系の本で量子力学の事書いてあったんですが、全てのものは素粒子で出来ていて、それは観測する人によって形を変える、みたいなことが書いてあったのですが、って事は、私たち物質的な存在があるのは神のようなものが観測してるから存在しているのか、という考えも量子力学的にアリですか?

Aベストアンサー

>全てのものは素粒子で出来ていて、

そのとおり。現在わかっているのは、17の素粒子。そのうち、物質を作るのは、アップクオーク、ダウンクオーク、グルーオン、電子、光子です。

>それは観測する人によって形を変える

ちょっと違う。素粒子を単体でミクロに観測すると、マクロな現象からは想像できないことが起きる。その一つが、観測することで、位置がわかる(厳密には量子力学勉強してね)。しないと、わからない・・・という現象です。

しかし、先程の5つの素粒子は、陽子、中性子を作り、電子を含めて、塊で観ると極めて安定しており、化学反応によって、様々な物質に変化しても、普遍です。つまり、量子力学的な曖昧さは、マクロな現象には現れません。

スピリチュアルな人たちは、科学の権威をつかって、インチキを信頼させようとしますが、量子力学はそんなものとは無縁です。

Q質問でもなんでもないですが なんで磁束密度というのですか? 電場に対応するのは磁束密度ですよね。 実

質問でもなんでもないですが
なんで磁束密度というのですか?

電場に対応するのは磁束密度ですよね。
実際 電気力線に磁束線
「場」という物理的状態はB=νHの方が合っています。
じゃあ
磁"場"という言葉はHよりBの方が似合っている気がします。
電場に対応するのが磁場 って方がわかりやすくないですか?
というどうでもよさげな質問に答えてくれる方回答お願いします

Aベストアンサー

もともと、磁力については、磁力線と言うものを想定していますね、それの束になったものが磁束、束なら当然、蜜度が問題になります。
電場については、電力線、なんて線として想定していませんね。
>電場に対応するのは磁束密度ですよね
「よね」?、否、不同意です、この認識が誤り、電場に対応するのは磁場です。
したがって、以降はすべて根拠のない考えに基づく質問になります。

Q励起状態の反対語

基底状態ってありますが、冷めたような状態を示す言葉はないでしょうか?
沈静化状態?  他にないでしょうか?

Aベストアンサー

自然科学の用語としては

励起状態= excited state
 ↓↑
基底状態= ground state

です。これは「エネルギー準位、エネルギーの状態」を表わす表現。

「excited」の反意語であれば「冷静な」「落ち着いた」という肯定的な意味と、「つまらない」「わくわくしない」「何もしない」という否定的な意味があるでしょうね。
 cool、calm、settled、quiet、sober、・・・

日本語だったら、使う場面によって
 冷静状態
 平静状態
 平穏状態
 沈静状態
 鎮静状態
 休眠状態
 休止状態
 消沈状態
 謹慎状態
 ・・・
などなど。

Q縦波と横波の本質的な違いはなんですか? 密度くらいしか違いがないような気が…

縦波と横波の本質的な違いはなんですか?

密度くらいしか違いがないような気が…

Aベストアンサー

本質的?、本質みたいに見えるかもしれないが本質ではない、そういう意味です。
自身が何が本質か全くわかっていないのをごまかしている言葉です。
縦・横、日常生活では重力に平行な方向を縦、直交する方向を横といいます。
波・波動は媒質が振動することで、全体として変異情報を伝えます、この伝える(伝わる)方向を基準にして、媒質の振動方向を縦・横で表現しています。
伝える方向(進む方向)と平行=縦波、伝える方向(進む方向)と直交=横波
波動の本質?、というとほかにあるのかもしれませんが。

Q高校の物理の先生は大学入試の物理の問題を全部解くことが可能なのでしょうか。また、解けない問題が出た時

高校の物理の先生は大学入試の物理の問題を全部解くことが可能なのでしょうか。また、解けない問題が出た時はどのように対処しているのですか。

Aベストアンサー

だいたいは解けると思います。

先生は「この問題はこういうことをさせようとしているに違いない」「これを理解しているかどうかを試そうとしているな」という「出題者の意図」を読み取るのが得意なので、この方法で解けばよさそう、という解き方・戦略を立てるのは得意だと思います。
ただし、ひねった問題で、その「定石」の裏をかいたり、「ひっかけ」「罠」が仕掛けられていると、逆にまんまとひっかかる可能性はあります。

また、戦略が立てられても、現役生と違って「記憶力」が落ちていますから、「公式」だとか「定数」を忘れてしまって、「ちらっと見ながら」でないと解けないかもしれません。また、面倒な計算が苦手だったり(自分でやるときはパソコンや電卓を使う)、途中で計算間違いや「勘違い」をすることはあるでしょうね(多分現役生よりもケアレスミスは多い)。
さらには、「時間内に解ける」かどうかは分かりません。
なので、点数が高いかどうかは何とも言えません。

>解けない問題が出た時はどのように対処しているのですか。

ぱっと見て解き方が分からなければ、先生でもお手上げでしょう。考えれば、試験時間中に思いつく、思い出すというものでもないでしょうから。
家に帰って、本を調べて、類似問題を探して、・・・とやって解くのでしょうね。

だいたいは解けると思います。

先生は「この問題はこういうことをさせようとしているに違いない」「これを理解しているかどうかを試そうとしているな」という「出題者の意図」を読み取るのが得意なので、この方法で解けばよさそう、という解き方・戦略を立てるのは得意だと思います。
ただし、ひねった問題で、その「定石」の裏をかいたり、「ひっかけ」「罠」が仕掛けられていると、逆にまんまとひっかかる可能性はあります。

また、戦略が立てられても、現役生と違って「記憶力」が落ちていますから、「公式」...続きを読む


人気Q&Aランキング