色と熱と量子という考え方の話
日の光には、いろいろな色の光が含まれています。
私たちが見るモノに色がついて見えるのは、モノが特定の波長だけ反射し、残りの光を吸収してしまうからです。反射してきた光を見て、私たちはモノに色があると感じるわけです。たとえば、赤いチューリップだったら、赤い波長の色だけ反射し、残りの光は吸収してしまいます。黄色いチューリップは、黄色い色の波長の光を反射し、ほかの光は吸収してしまいます。また、白い色はほとんどの色を反射してしまうので白く見えます。そして、もっとも多くの光を吸収してしまうのが黒い色です。「熱」というのは、いったいなんでしょうか。私たちは、感覚的に、暑いか寒いかということを感じます。
また、熱湯にさわると熱いと感じ、氷をつかむと冷たいと感じます。つまり、「熱」を感じとっているということです。それは、あまりに当たり前のことすぎて、ふだん、熱とは何かなどと深く考えることはありません。しかし、よく考えてみれば、熱湯も氷も同じ水（H20）という物質であることに変わりはありません。それなのに、なぜ一方は熱いと感じ、一方は冷たいと感じるのでしょうか。
結論を先にいってしまうと、熱とは分子が運動している状態のことです。水なら水分子の運動が激しければ激しいほど、私たちは熱いと感じ、分子がおとなしいほど冷たいと感じます。たとえば、水は1気圧のもとでは、0℃になると氷になります。これは、水分子のエネルギーが低くなり、じっとしている状態です。これに熱を加えると、水分子の動きが活発になってきて、氷は溶けてきます。さらに熱を加えると、水分子は激しく動き始め、温度があがってきます。そして、最後には、分子同士の結合を離れ、蒸気となってとんでいく分子がでてきます。 これより、もっと高温になると、水分子のなかの原子同士の結合がちぎれ、酸素と水素に分裂してしまいます。2000℃以上になると、子核と電子が分裂して、プラズマという状態になります。また、すべての物質の分子運動が静止してしまう温度が「絶対0度」です。絶対0度を基準にした温度のことを「絶対温度」と呼んでいます。私たちが、ふだん使っている摂氏でいえば、絶対0度はマイナス273℃にあたります。つまり、摂氏0度は、絶対温度でいえば273度ということです。絶対0度より低い温度はこの世に存在しません。なぜなら、その温度ではすべての物質が動かなくなってしまうからであり、物質が動かなくなってしまうということは、分子の運動＝熱もなくなるということだからです。 |
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