ある温度にある全ての物質は,その温度に依存した電磁波を放出しているのですか。
もしそうだとすると、その物体は放出している電磁波の分、少しずつ冷えてきているということでしょうか。

A 回答 (4件)

> 温度による電磁波の放出は、なぜ起こるのですか。



物体の周囲を真空にしておいたとします.
真空は何もないように思えますが,電磁波は真空中を伝わります.
したがって,真空中の物体は電磁場と相互作用することになります.
どのような波長の電磁波がどれくらいあるかは絶対温度 T によって決まっています.
逆に言えば,T を決めれば電磁波の波長分布の様子が決まります.
物体表面のところでは,物体表面の温度と電磁波の波長分布の温度が等しくなります.
こういうわけで,物体表面から電磁波が放出されるのです.
前回の私の回答で,物体からは T^4 に比例した電磁波エネルギーが放出されると
書きましたが,もう少し正確に言えば,
物体から単位表面積単位時間当たり σT^4 のエネルギーが放出されます.
σは温度に関係ない定数で(シュテファン-ボルツマン定数と呼ばれている),
ボルツマン定数,光速,プランク定数の組み合わせで書けます.
「単位表面積」というところが,物体が真空と表面で接していることの反映です.


> 室温とか、極端に言うと絶対零度に近い
温度でも、そのようなことが起こっているのでしょうか。

起こっています.
理由は myeyesonly さんの書かれたとおり.
放射エネルギーの密度が最大になる波長は T に反比例することが知られています.
したがって,温度が低くなると放出電磁波の波長は長くなります.
前の私の回答の最後のところも見てください.
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温度と放射波長については、もうお二方から説明されているので、再々質問についてだけ。



励起されるのは、何も高温の時だけではないです。
波長とエネルギー量が変わるだけです。

絶対零度以上の温度を持つ分子は振動しているといのはご存知ですよね。熱とは、結局のところ、その分子の振動の状態であり、その指標が温度です。振動を運動と言い換えてもいいです。

これは、全ての粒子についていえるので、原子でも電子でも素粒子なんかでもそうです。そして、それらは、その振動のエネルギーにあった波長の電磁波を吸収したり放射したりします。
まあ、概念的にはこんなところでしょうか。
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punchan_jp さんの言われるように,基本的には bigsea さんの考えは正しいです.


絶対温度 T の物体は(理想的な場合には) T^4 に比例した電磁波エネルギーを
放出しています(シュテファン-ボルツマンの法則,あるいは黒体放射の法則といいます).
したがって,エネルギーを失った分だけ冷えます.

punchan_jp さんも書かれていますが,エネルギー収支がつりあったところでその物体の
温度が安定化します.
地球の温度は,太陽からもらう電磁波のエネルギーと地球が放出する電磁波のエネルギーが
つりあったところで決まっています.

ついでに,放出する電磁波の波長は温度が高くなるほど短くなります.
人間の体温くらいだと,放出する電磁波は赤外線がほとんどです.
赤外線は人間の目に見えませんから,真っ暗闇では人間を見ることはできません.
でも,赤外線カメラだと写りますよね.

この回答への補足

punchan_jpさんへの補足と同じですが、ありがとうございました。
新たな疑問が沸いてきたのですが、もしよろしかったら、回答お願いします。
温度による電磁波の放出は、なぜ起こるのですか。高温の物体なら、その熱エネルギー(運動エネルギ ー)によって、電子が励起されているのかなーと思うのですが、室温とか、極端に言うと絶対零度に近い
温度でも、そのようなことが起こっているのでしょうか。

補足日時:2001/01/05 09:13
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基本的にはその考えで正しいと思います。

黒体放射ってやつでしたっ
け。つまり、何らかの温度の物体を宇宙空間にほりだすと、どんど
ん冷えそうだというのは予想できますよね。

ところが、物体はそうやって冷えるだけではなくて、他の物体から
熱をもらうことがふつうです。例えば宇宙空間であっても、他の高
温の物体(太陽とか)から電磁波などのエネルギーを受けとります。
気体や液体に囲まれていると、それらの分子の運動エネルギーを受
けとります。

結局はどんな物体もそうやって一定の温度で安定するわけです。

この回答への補足

ありがとうございました。
新たな疑問が沸いてきたのですが、もしよろしかったら、回答お願いします。
温度による電磁波の放出は、なぜ起こるのですか。高温の物体なら、その熱エネルギー(運動エネルギー)によって、電子が励起されているのかなーと思うのですが、室温とか、極端に言うと絶対零度に近い温度でも、そのようなことが起こっているのでしょうか。

補足日時:2001/01/05 08:58
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宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

寒い中ご苦労さまです。
アナログ的なのがよろしければ、九州住環境研究会HP
http://www.ecoq21.jp/ecoheart/cat04/ecoheart04-2.html
数値をご希望であれば気象庁発行 気象観測の手引き 31ページを参照ください。
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物体の密度は必要ないと思うのです。

浮力について、アルキメデスの原理でしたか、
「物体にはたらく浮力は、物体がおしのけた液体の重さに等しい」
というのがあったと思います。

No.2さんの、浮いている物体の場合には、水中の体積分の重さになるというのは、重さとこの浮力がつりあっているということから考えられることなのです。この考えが基礎になります。


たとえば、たて100cm、横150cm、深さ100cmの浴槽に、深さ50cmほどのところまで水をはって、水面にしるしをつけたとします。

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さて、No.2さんが、「沈んでしまう物の場合、重量は算定できません。」とおっしゃるのは、その物体単独では底についてしまって無理、ということです。


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一般には使わないですが、35mm換算のF値というのはあります。また換算した場合デジタルの方が暗くなります(CCDが35mmよりも小さい場合)。

焦点距離の35mm換算の話しは有名ですよね。しかしよく考えて見ると、いくらCCDが小さいからと言って、実際にはレンズの焦点距離が変わる訳ありません。単にトリミングをしているだけの話しです。ですがあたかも"焦点距離が1.5倍"と言う感じでレンズの焦点距離が変わっているかのように言われていますよ。これはご存知の通り撮影画像の「画角」を基準にしての換算になりますよ。

絞りも同じです。換算したところで実際のレンズのF値が大きくなる(暗くなる)なんてことはありません。ではどのようなときに換算するかと言うと「ぼけ」を基準にした換算になります。
例えば150mmF2.8のレンズを使いフィルムカメラで撮影した写真と、100mmF2.8のレンズと焦点距離1.5倍のデジカメで撮影した写真では、画像の画角は同じですが、ぼけ具合が異なりますよね。デジカメで撮影した方がボケが小さいです。
フィルムカメラの写真をデジカメと同じぐらいのボケ量にしようとすると...具体的な計算は面倒なのでしていませんが、F3.5やF5.6のようにより暗い値にしないといけませんよね。これが35mm換算のF値です。


具体的な計算はURLのようなところで行ってください。式を見ただけで嫌になります。焦点距離のように"1.5倍"というように単純でないのと、ボケという普通のコンパクトデジカメユーザーには浸透していない(?)部分での換算なので、一般的に用いられていないのかもしれませんね。

参考URL:http://www.asahi-net.or.jp/~YD8S-HMD/others/camera2.htm

一般には使わないですが、35mm換算のF値というのはあります。また換算した場合デジタルの方が暗くなります(CCDが35mmよりも小さい場合)。

焦点距離の35mm換算の話しは有名ですよね。しかしよく考えて見ると、いくらCCDが小さいからと言って、実際にはレンズの焦点距離が変わる訳ありません。単にトリミングをしているだけの話しです。ですがあたかも"焦点距離が1.5倍"と言う感じでレンズの焦点距離が変わっているかのように言われていますよ。これはご存知の通り撮影画像の「画角」を基準にしての換算になり...続きを読む

Q振動する双極子から放出される電磁波のパワー

振動する双極子から放出される電磁波が単位時間、単位面積当たりのパワーは双極子から距離r、Z軸からの角度がθの点では

P(θ)=(ω^4*p^2*(sinθ)^2)/(8π^2*ε0*c^3*r^2)

らしいんですがなぜですか??
式がわかりづらくなってすいません。

Aベストアンサー

求める手順を説明します。

1.電場を求める。
対象となる点での双極子が作る電場を求める。
大きさではなくベクトルとして求めること。
気をつけなければならないこととして、双極子の大きさが変動するが、その変動の影響が伝達するのに遅延があること、その伝達速度が光速であることに留意する。

2.磁場を求める。
Maxwell方程式から
rotE→=(-1/c)dB→/dt
であるから、B→=∫-c*rotE→dt
で求められる。積分定数はこの際は無視してもよい。(実際、後で時間平均をとる際に消えるので関係ない)

3.ポインティングベクトルを計算する。
P→=(1/μ0)E→×B→
からポインティングベクトルP→を計算する。μ0は(ε0*μ0)^(-0.5)=cの関係式を使って消去(最終的にμ0が現れないので消しておいたほうがよいだろう)。

4.ポインティングベクトルの動径方向成分の時間平均を取る。
電磁波のエネルギーはポインティングベクトルの動径方向成分である。
このようにして計算したポインティングベクトルは時間変動しているので、時間平均を取る必要がある。

求める手順を説明します。

1.電場を求める。
対象となる点での双極子が作る電場を求める。
大きさではなくベクトルとして求めること。
気をつけなければならないこととして、双極子の大きさが変動するが、その変動の影響が伝達するのに遅延があること、その伝達速度が光速であることに留意する。

2.磁場を求める。
Maxwell方程式から
rotE→=(-1/c)dB→/dt
であるから、B→=∫-c*rotE→dt
で求められる。積分定数はこの際は無視してもよい。(実際、後で時間平均をとる際に消えるので関係ない)

3.ポイン...続きを読む

Q抵抗から温度換算

PT100の抵抗値から温度に換算する数式をご存知の方いましたら 是非教えてください
宜しく御願いします

Aベストアンサー

では,#1 さんの後を受けて。

 参考 URL にJIS(日本工業標準調査会)のサイトをあげておきます。ここの「JIS検索」で規格を見る事ができます。

 「JIS規格番号検索」で「C1604」を検索し,ヒットした「C1604_01(PDFファイル:570KB)」を御覧下さい。私は専門外ですので,ざっと見ただけですが,温度と抵抗値の関係は出ている様です。

 私は,ここまで・・・。後は専門家の方にお任せします。

参考URL:http://www.jisc.go.jp/

Q電磁波で物体を冷却できないか

赤外線などはものを暖めることはできますが、逆はできないと聞きました。
もし、電磁波で物体を冷却することができたらすごくありませんか?CPUを減らすのにも有効でしょう。
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Aベストアンサー

ペルチェで冷却できますが、放熱しないといけませんし、エネルギー変換ロスがあるのでエネルギー保存の法則により消費エネルギー量以上の冷却量を得ることはできません。
ペルチェ方式では、一般的に放熱ファンの送風音がありますが、コンプレッサーのような騒音や振動がなく静かです。

ペルチェについて
http://www.aisin.co.jp/life/energy/peltier/peltier/index.html

ペルチェは、ポータブル冷蔵庫や水槽の冷却装置などに使われています。
http://www.pellet-bbq.com/mobicool2.htm



参考URL
冷却お試しキット
http://www.aisin.co.jp/life/energy/peltier/product/kit.html

参考URL:http://www.aisin.co.jp/life/energy/peltier/product/kit.html

QK型熱電対の起電力からの温度換算

お世話になります。
K型熱電対に関して調べています。
冷接点補償のICを使ってA/Dで電圧を取り込んで、
電圧から温度を計算しようと思っています。
そこで分からない事があります。
1、起電力からの温度換算の計算式はどのようなものなのでしょうか?
2、0.1℃単位の起電力-温度テーブルのデータはありますでしょうか?
3、近似式があったと思うのですが、どの程度の精度になるでしょうか?
以上の事を教えて頂けますでしょうか?

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>(これに意味があるかは別として)

正直意味がわかりませんけれども、単に表中の値の中間の起電力であったときに温度に直したいということであれば、単純に二点間を直線で近似すればいいのでは?より凝るなら、まわりの数点を使って多項式補間で内挿する。

添付の図は10度刻みの基準熱起電力表を使って、0~100℃の範囲での直線近似式による温度と起電力表の温度値との差を起電力に対してグラフ化したものです。

横軸:熱起電力
縦軸: (熱起電力表の温度)-(直線近似の温度)
曲線:Bスプライン

Q福島第一原発放射性物質放出について

政府は福島第一原発事故の収束を発表しましたが、未だに微量の放出が続いていると報道されています。数か月前の報道だと毎時1億ベクレルだったと思いますが、現在はどの位放出されているのか教えてください。

Aベストアンサー

今は使われていませんが、以前は放射能量をキュリーを単位として表していました。
1Ci(キュリー)=3.7×10^10(dps)=3.7×10^10(Bq)です。
1億ベクレルは、10^8(Bq)=2.7(mCi)、相当でたいした量ではありません。
細かい数で表すことにしたので、億、兆のベクレルで表されるだけです。

QPIC16F819とLM60を使った温度計

PIC16F819と温度センサーLM60を使って7segに温度を表示させようとしています。
しかしA/D変換のやり方で困っています。
同じような温度センサーであるLM35DZなどで有れば温度係数が解りやすいので良いのですが。
今回は100℃以上を計測したいので、あえてLM60を選定しました。
しかし温度係数が6.25mV/℃でしかも氷点下までの計測を可能にするために
出力がオフセットしています。
これを直接PICのA/D変換回路へ入力してプログラムで対応するのか、
入力の段階でオペアンプ等で、増幅した方が簡単なのかが判りません。
どうしたら簡単にできるでしょうか?
宜しくお願いします。

参考
LM60データーシート
http://akizukidenshi.com/pdf/ns/LM60.pdf

Aベストアンサー

オペアンプを使って測定温度範囲を変える回路の一例を以下に紹介します。

 2.7V~10V   Vout  オペアンプ
  │┏━━━┓ ↓
  │┃ LM60 ┃┌───┤+\
  │┗┯┯┯┛│     |   >┬─ Vin ( AD入力 )
  └─┤└ ) ─┤   ┌┤- / │
      C  │  │   ├── R3 ┘   C = 0.1μF(積層セラミック)
  GND ┴─┤  C   R1
        │  │   ├─┬ R4 ── Vref
        │  │   R2  C
        └─┴──┴─┴───-- GND ( 0V )

計算方法は省略しますが、LM60の出力電圧を Vout [V] としたとき、オペアンプの出力電圧(AD変換の入力電圧) Vin [V] は
   Vin = [ { ( R1 + R3 )*( 1 + R4/R2 ) + R4 }*Vout - R3*Vref ]/{ R1 + R4*( 1 + R1/R2 ) }
で表わされます。Vref は基準電圧で、これは外部から与える電圧です。Vout は、温度を t [℃] としたとき
   Vout = 0.424 + 0.00625*t --- (1)
です。

測定温度範囲が tmin ~ tmax のとき、Vin の範囲が 0V ~ Vref となるようにするには
   R1 = { 0.00625*R3*( tmax - tmin ) - R2*( Vref - 0.00625*tmax - 0.424 ) }/{ Vref - 0.00625*( tmax - tmin ) }
   R4 = R2*( Vref - 0.00625*tmax - 0.424 )/( 0.00625*tmin + 0.424 )
とします。例えば、tmin = -20℃、tmax = 82.3℃(温度分解能 = 0.1℃)とするには
   Vref = 2.5V ならば R1 =3.352kΩ、R2 = 100Ω、R3 = 10kΩ、R4 = 522.3Ω
   Vref = 5V ならば  R1 = 1.373kΩ、R2 = 100Ω、R3 = 10kΩ、R4 = 1.358kΩ
とします。AD変換の一方の基準電圧 Vref+ を Vref に接続し、もう一方の基準電圧 Vref- をGNDに接続すれば、AD変換の電圧測定範囲は 0V ~ Vref になります。Vref は、できれば基準電圧発生用のIC(たとえば [1] )を使って安定化された電圧にしてください。PICのプログラムで、内部で Vref+ = Vdd、Vref- = Vss とすることも可能ですが、電源電圧安定していなかったりノイズが乗っていると測定値が安定しません。

R1 と R4 の値は中途半端になりますので、固定抵抗と半固定抵抗を組み合わせて所望の抵抗値を作ります(基板に実装する前にテスターで抵抗を測定しながら調整するといいでしょう)。その後、以下の手順で最終的な調整を行うのがいいでしょう。
  (1) LM60を接続しないで、Vout の部分に、最低温度に相当する Vout の電圧を印加する(式(1)で計算)
  (2) R4 を調整して、Vin が 0V ( <数mV)となるようにする
  (3) Vout の部分に、最高温度に相当する Vout の電圧を印加する
  (4) R1 を調整して、Vin の電圧が Vref に等しくなるようにする(Vin - Vref 間の電圧を測定して0 になるようにする)
  (5) (1)~(4)を繰り返す

なお、オペアンプの電源電圧と Vref が近い場合(どちらも5Vの場合など)、オペアンプによっては出力電圧が Vref まで出ない場合があります。オペアンプの電源電圧と Vref が近い場合は、出力電圧が電源電圧いっぱいに振れるレールトゥレール出力のオペアンプ(例えば [2] )を使ってください。オペアンプの入力電圧は最大1.2V程度なので入力側は問題ありません。

[1] 基準電圧IC LM336-2.5
     価格  http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?q=%22I-00459%22&s=popularity&p=1&r=1&page=0&cl=1
     データシート http://akizukidenshi.com/pdf/ns/LM336-2.5.pdf
[2] レールトゥレール出力のオペアンプ(LMC662CN)
     価格 http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?q=%22I-00067%22&s=score&p=1&r=1&page=
     データシート http://akizukidenshi.com/pdf/ns/LMC662.pdf
[3] PIC16F818/819データシート http://akizukidenshi.com/pdf/pic/pic16f818_819.pdf

オペアンプを使って測定温度範囲を変える回路の一例を以下に紹介します。

 2.7V~10V   Vout  オペアンプ
  │┏━━━┓ ↓
  │┃ LM60 ┃┌───┤+\
  │┗┯┯┯┛│     |   >┬─ Vin ( AD入力 )
  └─┤└ ) ─┤   ┌┤- / │
      C  │  │   ├── R3 ┘   C = 0.1μF(積層セラミック)
  GND ┴─┤  C   R1
        │  │   ├─┬ R4 ── Vref
        │  │   R2  C
        └─┴──┴─┴───-- GND ( 0V )

計算方法は省略しますが、LM60の出力...続きを読む

Q加速された物体からでる電磁波

加速された物体のエネルギーは大きいから放射される電磁波の周波数は高い
1、加速された物体の時計は遅くなるので周波数が低くなる(二次ドップラー効果)
横ドップラー効果は帳消しされるってことですか?

その運動エネルギーを位置エネルギーに変えると
2、上空の物体の時計は早く進み、周波数は高く放射される電磁波の周波数は高い
http://www.jst.go.jp/pdf/pc201405_katori.pdf#search='%E5%8E%9F%E5%AD%90%E3%81%AE%E5%9B%BA%E6%9C%89%E6%8C%AF%E5%8B%95%E6%95%B0+%E6%99%82%E8%A8%88
'

1と2の合計で、GPS衛星の原子時計は地表に比べ早く進む
というのも、持論ではこうなるからです。

地表で運動エネルギー(T)を得て
物質:↑E=↑Mc^2=↑M(↑v^2+2GMg/r+↓w^2)=↑↑mc↓w=↑↑mc↓λf=↑h'ω

位置エネルギー(U)に変えて地上へ
物質:E=Mc^2=M(↓v^2+↓2GMg/r+↑w^2)=↓mc↑w=↓mc↑λf=h'ω
http://note.chiebukuro.yahoo.co.jp/detail/n259661

実際と比べてどうなんでしょうか?

加速された物体のエネルギーは大きいから放射される電磁波の周波数は高い
1、加速された物体の時計は遅くなるので周波数が低くなる(二次ドップラー効果)
横ドップラー効果は帳消しされるってことですか?

その運動エネルギーを位置エネルギーに変えると
2、上空の物体の時計は早く進み、周波数は高く放射される電磁波の周波数は高い
http://www.jst.go.jp/pdf/pc201405_katori.pdf#search='%E5%8E%9F%E5%AD%90%E3%81%AE%E5%9B%BA%E6%9C%89%E6%8C%AF%E5%8B%95%E6%95%B0+%E6%99%82%E8%A8%88
'

1と2の合計...続きを読む

Aベストアンサー

>加速された物体のエネルギーは大きいから放射される電磁波の
>周波数は高い
>1、加速された物体の時計は遅くなるので周波数が
>低くなる(二次ドップラー効果)

制動放射に明確な周波数ってないですよ。
振動現象じゃないから、電磁場の歪が空間を伝わるだけ。
2次のドップラー効果は加速じゃなくて、速度に対しておこるもの。

>横ドップラー効果は帳消しされるってことですか?

2次ドップラー効果=横ドップラー効果

>2、上空の物体の時計は早く進み、周波数は高く放射される
>電磁波の周波数は高い
>http://www.jst.go.jp/pdf/pc201405_katori.pdf#sea …

yes。


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