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 絶対零度とは何ですか? いまいちイメージがつかめません。また、絶対零度になると物質は体積が無くなるとお聞きしたのですが、それはなぜですか?

 よろしくお願いします。

A 回答 (9件)

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。
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体積についてはここの回答のNo3が、正しいことを言っています。

物質は、
冷却されると熱運動が小さくなるので、気体→液体→固体と変化します。
絶対零度では分子の運動自体が0(ゼロ)になるので、固体であっても何も
問題はありませんし、体積がなくなるということもない。

ただし、絶対零度というのは定義で、-273.15℃とされています。
定義というのは、測定して決めたものではありません。
現在の科学では、-273.14…までいけるそうですが、実際の到達は無理
といわれています。
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絶対零度とは、理論上もう何があってもこれ以上


下げられないという温度です。摂氏で言うと-273℃です。
通常0K(ケルビン)と表します。
理想気体の状態方程式はご存知ですか?
PV=nRT(P:気圧、V:体積、n:モル数、R:気体定数、T:絶対温度)です。
一番考えやすいように、気圧が1気圧で、温度が絶対零度ののときの、
ある気体1モルの体積を求めたいと思います。
1×V=1×0.082×0なので、V=0でないと成り立ちません。
理論上は体積が0になる温度なんですけど、
ちょっと疑問がありますよね~。
体積がなくなったら、その物質自体がなくなってしまいそうですよね~。
まぁ、実際のところ限りなく0には近づきますけど、
誰も0になったところを見た人はいないそうですよ。
思いっきり近似された式なんでその辺はかなりあいまいなんですよね
今のところ・・・。
今、大学でそのあたりのこと勉強してますが、
私にもほんとに0になるかなんて分かりません。
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絶対零度の話は教えてgooで何度か議論されています.


質問検索で「絶対零度」とやってみてください.

特に
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=147258
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=195804
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=27212
など参考になるかと思います.
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ヘリウムの融点だったと思いましたがそれより1度ほど低いようですね。


基本的定理はどんな方法でもこれ以上下げることはできないといわれている温度が絶対0度です。
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もう、皆さんが回答されていますので、


ちょいと、補足のようなお話しをします。

あらゆる気体は冷やされると体積が収縮します。
気体の圧力を一定に保って温度を下げていくと、
1度下げるごとに 0℃ の時の体積と比較して 1/273 ずつ
一定の割合で収縮していくのです。

てぇ。。。ことは???。。。273度下がったところで体積は 0 となり、
そのときの圧力は 0 となる。!!!

訳ですが、んな訳きゃないだろ!ってんで、あくまで理論上のお話しです。
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気体を加熱すると膨張するのはご存知ですか?加熱すればするほど一定の比率で体積が増していきます。



では、逆に冷却すればどうなるのでしょうか? 加熱の時と同じ比率で体積が減少していきます。この比率のままで体積が減少すれば、すべての気体が-273℃で体積が「ゼロ」になります。この温度のことを「絶対零度」と呼ぶのです。

しかし、実際には、どんどん冷却していくと液体になり、固体になってしまうので、物質の体積はなくなりません。飽くまでも、物質が気体のままだったら-273℃で体積がなくなるという理論上の話です。
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ネルンストの熱定理で判るかと思います



参考URL:http://jaguar.eng.shizuoka.ac.jp/lecture/chap/no …
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物質と原子が集合してできているものはご存じですね。


「原子」は最小物でこれ以上小さくできないものです。
この原子は常に振動をしています。つまり「熱」を持っている。
ここで「熱」は運動することによって生じます。
この運動ができなくなる温度を絶対温度といいます。
ちなみにT=-273℃とされています。
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