光と熱の違いは何でしょうか

光には可視光線や紫外線などの分類があります。電磁波も光とも言えるかもしれません。赤外線は光であるが、熱線で熱とも言えます。

質問者からの補足コメント

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  No.13さんの解答を頂きました。
  私が指摘したいと思うことがそこに示されています。
  ＜質量が無い物が波長を持っているわけがありません。＞
  これはどういう意味か理解できません。例えば、電線路の電気現象を考えたとき、定在波分布回路で言えば、電線路内は電磁波の波長で定在波が発生します。電気現象は光エネルギーの伝播と同じ現象です。ただ電線路内にエネルギー伝播空間が極限された状態ではありますが。その波長はエネルギー分布状態を示した定在波です。決してその「電線路内に質量が有る」等と言う電気技術者は居ません。光がエネルギーなら、そのエネルギーは必ず空間に分布して実在すると看做せましょう。エネルギーが質量に関係なく『実在的物理量』と認識しなければなりません。
  以上補足説明させて頂きました。

  No.13の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2015/08/20 09:29

No.5 回答者： yhr2 回答日時： 2015/08/18 19:25

No.2&3です。

＞光の振動数と言う振動する物理的実体は何なのでしょうか。厳密にいえば、光も熱も振動する物など無い筈だと思います。

光は電磁波ですから、「振動する物理的実体」はありません。「場の振動」とでも言えばよいのでしょうか。何せ、質量がありませんから。質量はありませんが、エネルギーはあります。ただし運動エネルギーとは違います。

熱は、分子の運動だけではありませんが、熱による分子の運動・振動には実体があります。分子にはちゃんと質量があるので、ニュートン力学による速度に伴う運動エネルギー、振動に伴う運動エネルギーが定まります。

＞それは分子の振動によって熱を評価している点に異論があります。

振動の実体が上記であるとして、具体的に何が問題で、どのように異論があるのでしょうか？

この回答へのお礼

再び有難うございます。
振動に伴う運動エネルギーと言う物理概念が問答対象に成りますね。
最近は地球も相当過熱気味です。日中、太陽光線を浴びるととてもたまらない暑さです。光と熱の関係を考える具体例と思います。太陽光は物理的解釈では、多くの波長の合成波です。光一粒と看做すものは一波長で認識できます。それもエネルギーの縦波です。一波長の光は決して振動等していません。その波長の波列が縦に数珠つなぎに伝播する流れを観測すると、計測上は振動している周波数と言う計測結果が得られるだけです。その日光が衣服を通してその中に光の速度が急激に減速し光から停滞したエネルギー状態の所謂『熱』に変換されるのです。光と熱はエネルギーの状態が変化しただけで、本質的な違いは無いのです。身体が熱く感じるのは光が衣服と皮膚に吸収されて暑い『熱エネルギー』に変換しただけなのです。身体にその熱エネルギーが溜まれば、周囲の環境との関係で、身体からも熱エネルギーが輻射熱として放射されます。要は光も熱も本質的には何も振動する物など無いのです。運動エネルギーと言う(2/3)k等と言うボルツマン定数の話は全く意味の無いものです。分子振動運動等で温度が決まる等と言うことは意味がありません。何故振動が温度に成るのですか。
またよろしく願います。

お礼日時：2015/08/18 19:58

No.4 回答者： ShowMeHow 回答日時： 2015/08/18 17:52

後出しの質問は、あれですね。

　
どれだけわかっているかの前提が狂うから答えにくいですね。

まあ、私が物理を勉強したのは数十年前の話で、頭も相当ボケてきてますので、
間違っているかもしれませんが、、、

光（電磁波）は振動数に比例するエネルギーの塊です。
Ｅ＝ｈｖでｈがプランクの定数で、いくつだったっけ？

ただし、粒子と波動の両方の性質を持つとされていて、
それいっちゃうと、ド・ブロイの物質の波動性についての話が出てきて、、、

で、それを理論として、完成させたのが猫で有名な、、、誰だっけ。

で、結局のところ行き着くのは、物質はエネルギーであり、
エネルギーは物質であるというような、Ｅ＝ｍｃ何チャラいう
有名な方程式ですね。

まあ、電磁波を粒子として考えると、それが分子に当たった際、電子に当り、
外のレベルにまで押し上げてしまう、または分子の回転速度や速度を上げてしまう
などがおこり、それが温度を上げるということは直感的に受け入れやすいと思います。
そのあと、エネルギーを失った粒子としての電磁波がどうなってしまうかというのは、
質量がないものとして、いなくなってしまうと解釈するしかないのかな？

すべて、教科書どおりの話なんで、このあたりをざっと勉強してみると、
なんとなくわかるかもしれません。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
No.2,3さんの話と同じ事に成りますが、光の振動数とは何かと言う問答に成ります。
光が振動する物理的実体とは何だとお考えですか。
お考え頂けると話が繋がると思います。

お礼日時：2015/08/18 18:23

No.3 回答者： yhr2 回答日時： 2015/08/18 15:22

No.2です。

少し補足します。

　可視光線の「色」と、「物体の温度」が全く関係ないわけではありません。
　物体が発する可視光線の「色」（振動数）は、物体の温度に関係します。「黒体輻射」と呼びます。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%BB%92%E4%BD%93

　「光」を含む「電磁波」は、その振動数によって決まるエネルギーを持ちます。ただし、そのエネルギーと「熱エネルギー」は異なるものです。
　赤外線のように、「電磁波のエネルギー→人体や大気圏内で水分子やCO2分子の熱」に変換されるものもありますし、電子レンジのマイクロ波は水分子を加熱しますが、放送や携帯電話の電波は直接熱を伝えませんし、振動数の大きいX線やガンマ線は、熱ではなく「細胞内での電離」という影響を与えます。

この回答へのお礼

ご回答有難うございます。
御説明に内容と仰る意味はよく解ります。それが物理学教科書の解釈であるから。
そこで、私が気掛かりな点を述べたいと思います。
それは分子の振動によって熱を評価している点に異論があります。それは気体分子運動論も同じ事です。ボルツマン定数ｋによって評価されます。そうすると光の振動数が物(水分子やＣＯ２）を振動させて云々という論の訳ですが、光の振動数と言う振動する物理的実体は何なのでしょうか。厳密にいえば、光も熱も振動する物など無い筈だと思います。相当世界の科学常識から外れた論で申し訳ありません。
よろしく願います。

お礼日時：2015/08/18 16:12

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2015/08/18 14:59

No.1さんのとおり、可視光線も電波もガンマ線も、すべて「電磁波」です。

　振動数（波長）と呼び名の関係は、下記リンク先を参照ください。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E7%A3%81 …

＞赤外線は光であるが、熱線で熱とも言えます。

　いいえ。
　赤外線が「熱」をもたらすのは、その振動数（波長）が生物の皮膚の「水分子」（H-O-H という双極子構造）を振動させるからです。赤外線自身が「熱」というわけではありません。地球温暖化の「二酸化炭素」（O-C-O という双極子構造）も同じです。
　↓　こんなアニメで、イメージを確認して邸ください。
http://www.frad.t.u-tokyo.ac.jp/~miyoshi/PhCh201 …

　熱は、分子の運動です。絶対零度（-273℃）では、分子運動が停止します。従って、それ以下の低温は存在しません。

No.1 回答者： ShowMeHow 回答日時： 2015/08/18 14:33

いわゆる電波もマイクロ波も赤外線も可視光線も紫外線もエックス線もガンマ線も総て電磁波です。

波長が違うだけです。

この回答へのお礼

ありがとうございました。
そうですね仰るとおりでした。
ただもう少し熱をどのように解釈するかが気に成っての質問でした。
ありがとうございました。

お礼日時：2015/08/18 15:46