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手と手を擦り合わせると熱を持ちます。
しかし、原子そのものは原子核がありあとは小さな電子が回っているだけでスカスカです。

なぜ、両手は通り抜けることなく手と手がぶつかりるのでしょうか?
また、擦り合わせると熱を持ちますがそれは原子レベルで見ると、電子などはどのように加熱されているのでしょうか?
熱そのものは電子が励起されそれが赤外線にでも変わっているのでしょうか?

ふと気になったのですがどなたか教えていただけないでしょうか?

宜しくお願い致します。

A 回答 (8件)

一言でいうと、手と手は相互作用をするから擦り合わせると熱を持ちます。


ニュートリノは地球も通り抜けるのは、地球と相互作用が無いからです。
ニュートリノにとって地球はスカスカです。
光は、手すら通り抜けられません。光にとって手はつんつんに詰まっています。手が日焼けをするのは手と光が相互作用をするからです。
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>例えば、音波や電磁波は発信源を2つ置いても反発せずお互いが


>干渉しながら通過します。その為、波では説明できない気がします。

電磁波と物質波では性質がまるで違います。
このばあい、薄く広がった電子の雲のようなものと考えれば
よいでしょう。

電磁波には電荷はありませんが、電子雲は電荷を帯びてますから
非常に強い電磁力で相互作用します。
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#3です。

電子が波としての性質「も」もつことは前期量子論の頃から広く認められていることです。もちろん、粒子としての性質「も」有しています。

>ちなみに、励起は起こらないのでしょうか?
電子の状態としての励起は起こりません。

ちなみに、ラザフォードの実験のように、高速のα粒子を照射すれば金属の薄片をかなりの確率で透過します。しかし、それはα粒子が電子を持たないからであり、それゆえに、原子よりも遥かにサイズが小さいからです。それと同じことが原子で起こるわけではありません。
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No.2 です。



#2 では「マクロなレベル」と書きましたが、もちろんそれをマクロに見れば「分子の振動などの運動エネルギー」ということになります。
ただし、マクロな「温度」という話であれば、あくまで「分子・原子レベル」までの話で、「原子核と電子」というレベルの話ではありません。

「温度」とは、物質を構成する「分子」の運動エネルギーといってよいと思います。
その分子が「皮膚」や「布」の「分子間結合」という束縛された状態にあるときに、外部から強制的にこすり合わせることによってその「つり合い位置」からの「ズレ」を生じ、それがもとの安定位置に戻ろうとする「振動運動」が発生します。その運動エネルギーが最終的に「つり合い位置」に落ち着いたときには「熱エネルギー」に変わります。

「外から加えた仕事→皮膚の分子運動→皮膚の分子が静止すれば熱エネルギー」

という「エネルギー保存則」によって、最終的に「熱」になります。

あくまで「分子・原子の運動」であって、原子の中の電子は関係しません。


>熱そのものは電子が励起されそれが赤外線にでも変わっているのでしょうか?

太陽光などに含まれる「赤外線」を暖かいと感じるのは、その波長によって人間の皮膚の分子(正確にいえば皮膚に含まれる水分子)が共鳴・振動するからです。
「熱が赤外線になる」のではなく、「赤外線が皮膚分子を運動させて、そこに熱を生じる」(その結果「暖かい」と感じる)ということです。
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ものの形を支えているのは


原子核や電子そのものではなく、
それを取り巻く電磁場による電磁力です。
ものの衝突も電磁場同士の相互作用です。

電磁場は原子の中にしっかり詰まっているので
スカスカでは全然ありません。
ぎっちりぎちぎちですね(^-^;
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>なぜ、両手は通り抜けることなく手と手がぶつかりるのでしょうか?


電子の反発があるからです。電子は波としての性質ももつので、単純に「回っている」という認識は正しくありません。

>また、擦り合わせると熱を持ちますがそれは原子レベルで見ると、電子などはどのように加熱されているのでしょうか?
手の運動のエネルギーの一部が摩擦として熱エネルギーに変換されるからです。そのエネルギーによって分子の運動や結合の振動が誘起され、それが温度の上昇として観測されるということ。

>熱そのものは電子が励起されそれが赤外線にでも変わっているのでしょうか?
違います。電子が励起されれば、赤外線ではなく、紫外線や可視光線を放出します。
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この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。

波であれば2つの波はお互い合わせることが可能です。例えば、音波や電磁波は発信源を2つ置いても反発せずお互いが干渉しながら通過します。
その為、波では説明できない気がします。

熱エネルギーについては分子の運動や結合の振動なのですか。ありがとうございます。確かに励起と考えると他にもいろいろな波長が出てそうですね。ちなみに、励起は起こらないのでしょうか?

お礼日時:2021/09/08 13:20

「原子レベル」などというミクロの話ではなく、皮膚と皮膚、皮膚と布などの物質同士の「マクロなレベル」での摩擦熱です。


手の「運動エネルギー」が「熱エネルギー」に変換されているのです。
分子や原子は「皮膚」とか「布」という形でしっかりと結びついて固定されています。

木と木をこすり合わせて「火を起こす」のと同じです。
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そういう難しいことは判りませんが、手で〇ンポをこすると気持ちよくなり、最後には一つ目から感動の白い涙を噴出します。

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