子供から以下のような質問を受けました。
「どうして空気中の酸素や窒素は見えないの?」
「そりゃあ、すごく小さいからだろう。」
「すごく小さいといっても、空気中にはもういっぱああいあるわけでしょう。どんなに小さくても沢山集まれば見えてもいいと思うけど。」
「・・・・・・」
この質問にはどう答えたらいいのでしょうか?

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A 回答 (11件中11~11件)

 まずはあまり混み合っていない遊園地に行って、子供さんと高い観覧車に乗るのがよろしいかと思います。

しかる後に地上を見ながら、「ほら人間はたくさんいたけど、ここからじゃ見えないだろう。たくさんいてもぎっしり集まっていないと、見えなくなってしまうのだよ」と言ってみてはいかがでしょうか。
 要するに、酸素が見えないのは密度が低いからだと思うのですが....。

 こんなんで役に立ちますか?
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この回答へのお礼

ありがとうございました。
でもこの説明だと子供が以下のように反論しそうです。
「でもポンプでギュウギュウに空気を詰めても見えないよ」と
密度が低いから見えないのであれば、密度をどの程度の上げたら見えるようになるのでしょうか?

お礼日時:2001/06/02 13:49

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Aベストアンサー

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Aベストアンサー

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Q熱伝導率 わかりやすく教えてください。

熱伝導率が 高いということはどういうこと、望ましい時はいつ。
熱伝導率が低いということはどういうこと、望ましい時はいつ。

手をあてて、あったかく感じる時は、
熱伝導率が低いということはなのでしょうか?

例をあげて、わかりやすく教えて。

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> ウールなど 触って暖かく感じるということは ウールは熱伝導率が低い 
> ということでいいのでしょうか、

地味に答えにくい質問です。歯切れが悪くて申し訳ありませんが「そういうケースもある」ぐらいでどうでしょうか。

まず「触って暖かく感じるのは、単純にその物の温度が高いから」という事もあるでしょう。同じ熱伝導率の物でも100℃の物と0℃の物なら100℃の物の方が触って暖かく感じます。当り前ですが。

次に、これは質問内容に対するかなりの深読みなのですが「ウールのセーターを着ると暖かいのは、ウールの熱伝導率が低いからだ」と考えているのならこれは中々に微妙です。

もちろん『セーター』の熱伝導率が低いため、人の体温が外気に奪われにくくなるので暖かいという事になります。また『ウール』自体の熱伝導率もそれなりに低いと思います。
ところが、実は『ウール』そのものよりもウールの間に捕らえられた『空気』の熱伝導率が低い事の方がセーターの暖かさの秘密だったりします。
例えば北国でガラス窓を二重にしたりするのは、間に(熱伝導率の低い)空気の層を作る事によって、室内の熱が外へ逃げないようにする工夫だったりします。

そういった事に注意しさえすれば、触ってみた感じから熱伝導率を大雑把に比べる事も出来るだろうと思います。

> ウールなど 触って暖かく感じるということは ウールは熱伝導率が低い 
> ということでいいのでしょうか、

地味に答えにくい質問です。歯切れが悪くて申し訳ありませんが「そういうケースもある」ぐらいでどうでしょうか。

まず「触って暖かく感じるのは、単純にその物の温度が高いから」という事もあるでしょう。同じ熱伝導率の物でも100℃の物と0℃の物なら100℃の物の方が触って暖かく感じます。当り前ですが。

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Q空気やX線はどうして眼に見えないのでしょうか?

可視光線というのがあり、それ以外の波長は人間の眼には見えないそうですが、
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見えてもいいですよね。
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見えない理由を教えてください。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

これは、とても良い質問ですね。
鋭い!


空気の分子の大きさは、たしかに0.1~1nmオーダーです。
それに光の矢が見事的中する確率は非常に少なそうです。

しかし!

私達の周りには、金属、プラスチック、木、コンクリート・・・・・・
これらの原子の大きさも、やはり0.1~1nmオーダーです。


じゃー、なんで見えるのでしょーか?


固体や液体は、空気に比べて大体1000倍の密度を持っています。
そして、それらの原子配列の間隔は、1~10nm程度です。

これでも説明がつきません。


じゃー、なんで見えるのでしょーか?!!!


正解は、「光が反射する」からです!

我々の目に見える物の反射には、私が思うに、大きく分けて3種類あります。


1.原子が光を受け、それをまた返してよこす

2.異なる物質同士の境目で反射

3.透明な物質であるはずなのに見える


以下、詳細説明。


1.
「原子が光を受け、それをまた返してよこす」
原子(の電子)が、光をいったん受け取り吸収し、それによって原子の状態が変わり、それが元通りに戻ろうとするときに、光を放出する。
(特に、金属については「ドルーデの法則」というのがあるそうだ。)
色のある物質については、その物質が、どの色の光を吸収するか、どの色の光を反射するかという性質によるものです。

身の回りにある、透明でない物質は、全て、これだと思って結構です。



2.
「異なる物質同士の境目で反射」
屈折率の異なる2つの物質が隣接しているとき、2つの物質の境界線で反射が起こる。

ガラスは透明ですよね?
しかし、ガラスの瓶は、我々の目には見えます。

米村でんじろう先生という方をご存知でしょうか?
先生が、昨年ぐらいにテレビでやっていた、興味深い実験があります。
それは、油を水槽一杯に溜めておき、その油の中にガラス瓶を入れると、ガラス瓶が消える!、というものでした。
油とガラスの屈折率の値は、非常に近く、したがって、油とガラスの境界では反射が起こりません。
ですから、水槽の中と一体のようになり、見えなくなるわけです。


3.
「透明な物質であるはずなのに見える」
透明な物質であっても、細かい粒々やデコボコがあると、鏡面のように単純な反射ではなく、光が散乱され、透明に見えなくなる。

曇りガラスは、ガラスでありながら、透明に見えません。
曇りガラスの表面は、ちょうど可視光線が散乱するのにちょうどよい小ささのデコボコになっているからです。
光は鏡面のように真っ直ぐ反射されず、様々な方向へ散らばります。
人間は、これを「白」と認識するのです。
(くもりガラスに水をかけると、透明になるのは、凹凸がなくなったのと似た状況になるからです)

白い紙もそうです。
紙の表面には小さい凹凸があります。ですから、鏡のような単純な反射でなく、あちこちに反射されるのです。
冬場のガラス窓の曇りも、全く同じことです。

クルマのフロントガラスの内側を拭くために「くもり止め一発」などのスプレーを使いますが、あれは界面活性剤でして、石鹸の仲間です。
一般に、水蒸気が水滴に戻るとき、「核」があると水滴になりやすくなります。核に水がくっ付くのです。
(飛行機雲は、この原理で発生するのです。)

界面活性剤入りのスプレー剤を使って、ガラス表面や鏡の表面を拭くと、核になる粒々(ほこりやタバコの煙など)をふき取る効果があるだけでなく、界面活性剤のガラスの濡れ性が強まり、細かい粒々の水滴が出来にくくなります。




では、なぜ空気が見えないか?

まず、氷は透明ですが、空気との屈折率の差によって、表面反射が起こり、それによって、氷の形(輪郭)は視認できます。

これを逆に考えましょう。

氷の中に閉じ込められた人間がいるとします。
氷の中の人間からは、氷は見えませんが、空気の輪郭は見えます!

さらに氷の表面をざらざらにします。
すると、氷の中の人間にとって、空気は白く見えます!


今度は、晴天の空を考えましょう。
太陽光のうち、上空の空気(粒子)で散乱されやすいのは紫・青で、残りの、若干黄色っぽいの光が地上に到達し、それが「太陽の丸い形」で見えます。
紫・青は、あちこちに散らばり、その結果、空全体が青く見えます。
つまり、「人間は、太陽光のスペクトルのうち青い成分を、上空大気という巨大スクリーンに投射するリアプロジェクションテレビで見ている」ということになります。


なお、
ご質問文にある
「X線はどうして眼に見えないのでしょうか」
についてですが、
これは今後、人類もしくは他の生物が突然変異・進化をしていったときに、X線を見ることができる生物が誕生するかもしれません。

そして、その生物がX線視認を強みにして、他の生物種との競合に勝てれば、存続するでしょう。

シャチやイルカが、人間が聞くことの出来ない周波数帯の音を聞けるのは、そのような機能を強みにして代々生き残ったということでしょう。


ただ、X線は、地球上の生物の柔らかいところは透過してしまうので、将来の人類?が、その機能を有するのは難しいかもしれませんが。

これは、とても良い質問ですね。
鋭い!


空気の分子の大きさは、たしかに0.1~1nmオーダーです。
それに光の矢が見事的中する確率は非常に少なそうです。

しかし!

私達の周りには、金属、プラスチック、木、コンクリート・・・・・・
これらの原子の大きさも、やはり0.1~1nmオーダーです。


じゃー、なんで見えるのでしょーか?


固体や液体は、空気に比べて大体1000倍の密度を持っています。
そして、それらの原子配列の間隔は、1~10nm程度です。

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Q熱伝導率について

現在、熱伝導率について勉強しているのですが、薄膜について考えていたら詰まってしまたため、お教えください。

例えばφ10mm, 長さ10mmの円柱があるとして、その熱伝導率が100W/mKとします。
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この時、コーティングされたAの熱伝導率を求めるための理論式に確証が持てません。

私は単純に、熱抵抗R = l /λA(lは長さ、λは熱伝導率、Aは断面積)とおいて、円柱と膜(厚さ1μmの筒)の合成抵抗、1/R合=1/R1+1/R2として考え求めたのですが、この合成した熱抵抗と未処理の円柱の熱抵抗との比をとると限りなく1に近い値となりました。つまり、1μm程度では熱伝導率への影響はないという結果となってしまいました。

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おそらく私の考え方(計算方法)が間違っていると思います。

ご指摘いただけると幸いです。以上よろしくお願いします。

Aベストアンサー

ご提示された熱抵抗による計算がただしいか、コメントできません。というのは熱抵抗云々という概念が、小生の認識する限りでは、ある特定のアプリケーション分野(小生の知るのはは半導体の実装技術分野)の簡易的な手法で、3次元の熱伝導を計算するものと結果が異なるはずです。 たぶん熱抵抗云々は一次元の熱伝導しか考慮していないと思うのですが)。
ただ、10mmΦ×10mmというボリュームに1μの薄膜をコーティングしただけでは、熱伝導率は変わらないという事は間違いありません。実際に薄膜を被覆した場合の3次元の熱伝導率を計算したことがあります。通常の数値解析では薄膜部分にメッシュを切るのが極めて困難(ほしい情報は薄膜内部と直下の基材部の温度分布)なため(薄膜が基材に比べあまりにも小さいため)相当工夫をしないと計算できませんでした。ただ、少なくとも定常熱伝導の場合は薄膜による温度分布は考慮する必要がないことを確かめています。
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熱伝導という現象はマスが重要なため10mmΦにたいし1μというマスではまず影響がでないというご質問者の回答は正しいと思います。

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Aベストアンサー

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 しかし、それらはミクロと結びついたことが主です。マクロな物体を念じただけで動かしたり、マクロの時間を反転して過去を見たりする可能性は、ほぼありません。それができれていれば、既存の物理法則は破たんします。もちろん、実は過去透視や念動力が可能で、既存物理が将来破たんすると考えても良いのですが、それは今までの歴史から考えて、あまりありそうもありません。