知り合いから「絶対零度に限りなく近い温度までの状態は作れるが、実際に絶対零度の状態は作り出せない(だせていない?)」ということを聞いたことがあるのですが、本当でしょうか?

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A 回答 (22件中11~20件)

宇宙空間は真空ではありません。

我々が作り得る真空装置よりも極めて真空に近い
状態の空間だという事です。宇宙空間には水素やヘリウムのようなガスが存在し
その為に、宇宙の背景放射と呼ばれる2.7Kの温度が観測される事になります。
この温度が、自然界では最も低い温度ではないのでしょうか?

絶対零度に関しては、全ての熱運動が止まった状態(量子論的ゆらぎである
零点振動は残りますが)としかうまい表現が見つかりません。
熱力学の第二法則や第三法則からも表現出来ますが、私の様な半端者には
直感的に訴える物ではないです、、、

絶対零度は実現不可能というのには、測定環境の点から下記に話しましたが
絶対零度にしたい物質/空間を、ほかの環境から確実に断熱する方法が無い
ので、どうしても対象物質/空間と他の環境の間で熱の移動が伴いますよね。
熱が移動するという事は、とりもなおさず温度が存在する事になりますから。

広大な区間を極限まで冷やして、その中心部を測定するという手もありますが
そんな環境でも、やはり絶対零度に近づけても、到達はありえませんよね。
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様々な下記に方々、私の回答の仕方の不備をご指摘いただき、勉強になりましたした。

有難うございます。

挨拶もそこそこに・・・・
たしかに、色々な「絶対0度」の答えに皆でアプローチをしているのですが・・・
この掲示板、沢山の人が見てるんですよね。もちろん質問者の方も含めて・・・
絶対0度の概念が、もっとも分かり易く(限界はありますが)説明できる方、いないんでしょうか?
既に勉強した方々だけでなく、これからこの分野志す方にも、とっつき易いアプローチで正確な回答、誰か出きる方、居られませんか?
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三たびすみません。

PokaQさん許して下さい。現在のこの「掲示板」は自分にとってすごく勉強になっているので。

○真空でも電磁波が飛び交っているので、真空ただちに絶対0度というわけではないのでは(参考URL)。私が「宇宙に 対象物と測定器(ただしブラックホール化した)の2つのみ」と考えたのはその理由からです。もちろん例のビッグバンのバックグラウンド放射も除きます。

○そもそも絶対零度とは、どのような定義なのでしたっけ。私は単純に「物体の熱運動が止まる温度」と理解していたので、間違えてしまったようです。どなたか分かりやすく説明いただけると助かります。

参考URL:http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=14638
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横やりな質問で申し訳有りませんが、ちょっと気になったもので・・・


・宇宙は基本的には真空ということは、宇宙空間は絶対零度でよろしいのでしょうか?太陽等の熱を除けてですが。

・現在、実際に確認できている温度の下限は何度なのでしょうか?-272.99999度ぐらいですか?
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siegmundさん、ご指摘の通り零点振動がありましたね。

物質の振動がゼロと言うのは間違いです。
不確定原理に違反すると言うのは、すなわち絶対零度の計測が不可能だと言う事では無いでしょうか?

jun1038さんのブラックホールに置かれた計測器、、、と言うモデルですが
絶対零度の物質からの輻射熱が零とすると、それを正確に測定(上述の不確定原理の話を無視して)
しようとすると、その物質は絶対零度の雰囲気中に置かなくてはいけないのでは?
周囲の雰囲気が絶対零度よりも高温であれば、その物質も絶対零度であり得なくなってしまうと思います。

ちなみにブラックホールの中は、時間も含むすべての物理量が混沌としていると考えられ
その内部に計測器を置いても、計測器自体が機能するかは分かりません。
時空間が歪んでいるので、計測と言う行為に意味があるのかも疑問です。
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 たびたびすみません。

また、PokaQさん、PokaQさんの質問をお借りして?勝手なことを書き込んでいてすみません。許して下さい。

 siegmund様。いつもお世話になっています。ご教示ありがとうございます。

 極論ですが、宇宙に、絶対0度の物体と、その温度を熱放射で測定する装置のみがあり、その装置がブラックホールの領域内にあったらどうなるのでしょうか。
 ブラックホールは特殊な空間だから考えることは意味をなさないかも知れませんが。呆れずに教えて頂ければ幸いです。

 とりあえず、では。
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○ Umada さんの言われるとおり,Nernst の定理(Nernst-Planck の定理とも言われる)で,


有限回の熱力学的操作では絶対零度には到達できないことが示されています.

○ エネルギーは原点の選び方に任意性がありますから,
エネルギーで議論するのはあまりよい議論ではありません.
Nernst の定理の議論ではエントロピーが使われます.

○ 理想気体の pV=nRT はどんな温度にも適用できるわけではありません.
相互作用の全くない粒子系から出発して
量子統計力学的に理想気体の状態方程式を導く過程で,
「高温近似」をおこなっています.
したがって,理想気体の方程式を用いて絶対零度の到達可能性を論じることは
正確な議論にはなりません.
このことは,現実の物質が温度を下げると液体や固体になることとは別の話です.
こちらは,分子間の相互作用に起因します.
結論的には jun1038 さんのご指摘と同じことですが,
その理由は異なることにご注意下さい.

○ 絶対零度で物質の振動が全くなくなってしまうことはありません.
静止してしまう(場所確定,運動量がゼロに確定)と,
量子力学の不確定性原理に違反します.
実際,簡単なモデルで絶対零度でも分子振動などがあることを示すことができて,
その振動は零点振動と呼ばれています.

○ furu007 さんの言われるように,何か測定しようとすれば必ず対象物質の状態を
乱すことになります.
jun1038 さんの熱放射を測定する方法(Stefan-Boltzmann 則の応用)は
確かに非接触型の測定ですが,
対象物を乱さないことにはなりません.
測定器も熱放射をしていますので,
対象物から放射を受けようとすれば測定器の熱放射も対象物に到達し,
対象物の状態を乱すことになります.
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jun1038さんに同感です。

私自身は浅学の身ながらあれこれ申し上げる失礼をご容赦下さい。

ARCさんのご回答の中の、絶対零度で物質がなくなる、というのは確かに俄には受容れ難い結論です。エネルギーがゼロになると物質がなくなる、というのはどうしてでしょうか(単に私の勉強不足でしたらすみません)。もちろん実際には絶対0度は実現できないので誰も確かめた人はいない訳でして、ひょっとすると本当に物質が消滅してしまうのかも知れませんが・・・

またalbracさんのご回答の中で「0 [K]では体積がなくなってしまう、ゆえに矛盾が生じる」とありますが、jun1038さんもご指摘のようにこれには疑問が残ります。理想気体の状態方程式から体積がなくなることを導かれていますが、この状態方程式は十分に希薄な気体に対してのみ適用できることを見落としておいでかと思います。
従って体積に関し矛盾が生じたとしても「理想気体の近似は、絶対0度近傍には適用できない」ということが背理法的に言えるだけです。そのことを以て絶対0度に到達しないことの証明にはならないと考えるのです。いかがでしょうか。
絶対0度近辺ではおそらくはほとんどの物質は固体になるのでしょうけれど、仮にその温度でも気体のままであるような仮想の物質を考えても議論は同じだと思います。

熱力学第三法則について少し探してみました。とりあえず以下のページが参考になるかと思います。
http://www.geocities.co.jp/Technopolis-Mars/3422 …
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こんばんは。



 すみません。回答というより、回答者の皆さんへの補足要求のようになってしまうと思います。失礼なものの言い方になってしまうかも知れませんが、どうぞよろしくお願いします。

 私も、有限回の熱力学的過程では、限りなく絶対0度に近づくだけで、絶対0度にはならないとは思います。が、

○温度というのは、分子や原子の熱運動のエネルギーなのでは。絶対0度になったら熱運動が停止するのみで、物質そのものが無くなるわけではないのではないでしょうか。

○理想気体では、確かに絶対0度での体積は、0(なし)とされますが、現実の気体としては、途中で気体から液体へそして固体へと相転移が起こり、実際には「熱運動の停止した」固体になるのでは。現実にはあり得ない「理想」気体の体積が絶対0度で「なし」になるからといって、絶対0度が存在しない、というのは論の進め方としてはまずいのではないでしょうか。

○絶対0度より温度の高い物体(すなわち全部の物体)は、その温度に対応した電磁波(たいてい赤外線)を熱放射しています。(こんなことは実際には無理ですが)ある物体からの熱放射が0なら、絶対0度と認定されるのではないでしょうか。
(現実には、その物体の回りの物体が絶対0度でないと、それらからの熱放射によりすぐに対象の物体の温度は上がるでしょう。測定器からの熱放射も同様です。)
 私が言いたいのは、物体に温度計を差し込む、といった方法以外に、物体からの熱放射を測定するという、原理的には物体の熱的状態を乱さない温度の測定方法があるのではないか、ということです。

 いろいろ生意気なことを書いてしまって大変申し訳ありません。皆さまのご批判とご教示をお願いします。

では。 
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絶対零度が作り得ないのは、すべての原子の振動をも無くしてしまわないと


実現できないというのは下のお答えでわかります。

そして、もし仮にそう言う条件を作り得る技術が出来たとしても、
そのエネルギーがゼロと言う状態を計測するには、測定するための、
なんらかのエネルギーの介在が必要となります。
「温度を測定」すると言う事が、その「場」を乱す事になります。
そうなると、絶対零度なる状態を計る方法は無く、検証のしようがありません。

すごく幼稚な例えですが、冷たい氷の温度を計ろうとして、温度計を
差し込んでも、温度計が暖かかったので、氷は溶けてしまった、、、って
具合です。氷が溶けてしまった後では、氷の温度は計れませんよね?
いわゆる不確定原理ですね。
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物凄く重い元素が発見されて絶対零度でも熱運動している可能性は無いのでしょうか?。

Aベストアンサー

絶対零度はシャルルの法則から求められたものです。
気体は温度が下がるほど体積が減少するので、そこから逆算して体積が0になる温度を絶対零度としたわけです。
実際の気体は途中で液体や固体になるため、分子量の小さい気体の平均値から求められました。

なお、絶対零度でも分子運動が全くないわけではありません。
不確定性原理により、熱運動とは解釈されない微小な揺らぎをしています。
液体ヘリウムの超流動はこのために起こります。

Q絶対零度に近いような極低温を測定する温度計について

自分の知識の範囲では全く思い当たりません。原理は普通の寒暖計と同じと考えてよろしいのでしょうか。

Aベストアンサー

数K程度の領域だと#2さん回答にあるような半導体温度計(CGR,セルノックスといったサーミスタの親戚)が結構使われているかと思います。
メリットは、極低温で大きく抵抗値が変化するので微小な温度変化を検出しやすい、というところかと思います。
液体ヘリウムなんかだと、ヘリウムの蒸気圧測って、バスの温度を見るというのも結構使われているようです。
あとは#1さん回答にある、金鉄―クロメルや金鉄ーノーマルシルバーの熱電対も良く使われているとか。

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ただ、だからといって「完全な真空状態が絶対零度」だというわけではないです。

(完全な真空状態、というのも、現実的には存在しえないですけどね)

Q絶対零度に近い部屋

人工的に室温マイナス100~200度くらいの冷凍庫のような部屋を作る事は可能でしょうか。
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Aベストアンサー

技術的なことはわかりませんが,
1気圧のもとでの一つのラインとしては
大気の液化が挙げられるのではないかと思います.

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Aベストアンサー

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やはり、物質が持つエネルギーが0という事はありえません。

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とても解かりやすいです。
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しかし、実際には、気体は原子を元に構成されていますから、0ケルビンに到達したとしても、物質が存在するわけですから、理論上矛盾が生じます。

ですから、実際に0ケルビンは存在しないわけです。

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【乾球温度】と【相対湿度】から【絶対湿度】を算出する為の計算式を教えて下さい。
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間違ってました。ごめんなさい。

訂正
p
hPa
の下のセル
=h*ps/100

です。

他にもあるかも、そのときはまた。

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こんにちは。
どの程度の知識をお持ちかわかりませんが、次のようなご説明ではいかがでしょう。

物質は、分子という粒子からできている考え方はご存知ですよね。「温度が高い」とは、この分子が早いスピードで動いていることを指します。
気体では、分子がばらばらの状態ですので、いわば、各分子が、飛び回りながらお互いにしょっちゅうぶつかりあっている状態。ゴム風船に気体を入れた後、暖めると、分子それぞれの動くスピードが上がり、風船の壁を強く押すので大きくふくらみます。逆に冷やすと、壁にぶつかるときの速度が遅いので、ゴムの力が勝って風船は縮みます。そのまま、どんどん冷やし、速度を遅くしてゆくと、どんどん縮んで、最後に運動速度が0になると、回りに広がる力がなくなって、体積が0になるというのが「理想気体」という理論的なお話で、この、「速度0」が絶対零度。これ以下には温度が下がらないということです。

実際には分子そのものに大きさ(分子同士がこれより近づけないという距離)があるため、速度が0になっても最低限の体積は残ります。さらに、分子同士はある程度近づいたときはお互いの静電気のような力で引き合う特性があるので、ある程度温度が高いときには気体だったものでも、温度が下がると運動力に勝って互いに縛り合い、固体や液体になります。
いわば、この固体状態が最低限の体積です。
なお、「熱く焼けた固体の鉄」は、鉄の分子が、鉄分子自体の持つ強い静電気の力で互いに強く縛りあいながらも、それぞれの分子が運動したがって[振動]している状態だと思えばよいでしょう。(指で触ると、この振動が伝わって、静電気の力の弱い皮膚のたんぱく質がちぎれ(分解され)、「やけど」になります。)

さてさて、お役に立ちましたでしょうか。

こんにちは。
どの程度の知識をお持ちかわかりませんが、次のようなご説明ではいかがでしょう。

物質は、分子という粒子からできている考え方はご存知ですよね。「温度が高い」とは、この分子が早いスピードで動いていることを指します。
気体では、分子がばらばらの状態ですので、いわば、各分子が、飛び回りながらお互いにしょっちゅうぶつかりあっている状態。ゴム風船に気体を入れた後、暖めると、分子それぞれの動くスピードが上がり、風船の壁を強く押すので大きくふくらみます。逆に冷やすと、壁...続きを読む

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