真空状態の温度

質問

素朴な疑問なのですが、真空状態の空間の温度は何度（ケルビン）になるのでしょうか？真空になると仮定するとです。よろしくお願いします。

回答No.8

mmky · ベストアンサー

返事が遅れました。ごめん
「もし、熱が熱損失もなく伝わるのであれば、かなり遠いところにある発熱体からも影響を受けそうなものですが。２００度のものと、１００度のものがあったとすると、この人工衛星は３００度になるのでしょうか。よろしくお願いします。」
まず基本的なお話として、真空中では熱は伝わりません。ではなぜ人工衛星が熱くなるかということですが。この理由は光なのです。光というのは面白い性質があります。エネルギーを運んでいるとき、つまり飛んでいるときは他に干渉しないのです。何かにあたるとそのエネルギーを相手に伝えるのです。夏の日差しでガラスはあまり熱くならないでしょう。でもガラスの内側の物は非常に熱くなりますね。光は運んでいるエネルギーを特定のものに降ろすのです。衛星は温度上昇を防ぐために光を反射するアルミホイルのようなもので包んでいます。さて、質問の件ですが、太陽が2個あれば、
当然光の量も大きいので、人工衛星の温度は上昇します。たぶん、人工衛星が数百度にもなるのに、皆さんの回答では、真空は絶対零度（に近いという表現が正しいと思いますが。）ですという、質問者さんは疑問に思ったでしょう。でも真空はやはり絶対零度なのです。でもたくさんの光やｘ線や素粒子が飛び交っていることも事実です。これらの粒子は熱ではないのです。あくまでも素粒子ということで、何かに衝突しない限り熱にならないのです。だから真空では光が当たれば熱くなるし、光がなくなるととんでもなく寒いのです。光や素粒子というのは変な性質を持っているでしょう。素粒子はまだまだ解らないことがたくさんあります。一生懸命勉強して解明してくださいね。
期待しています。
参考まで

お礼

なるほど！！わかりました！この回答を読んだ瞬間、頭の中でなんかもやもやしていたものが一気に吹き飛びましたよ！！そうなんです。なんで人工衛星が温度を持つのに真空では絶対零度なのか、いまいち納得できなかったんです。なんか今すごくすっきりした気分です。本当にありがとうございました！！

回答No.7

GATE-EYE

熱とは物質の振動の事ですから、物質が何も無い真空(＝完全な真空)には熱は存在しません。
ただ我々や機械(＝物質)がそこへ行くとなると、熱を持つことになりますから、＃5の方の様になるわけです。
また太陽からの熱伝達(＝エネルギー伝達)は、光という形で行われるため、真空中でも伝わります。たとえば遠赤外線とか…

補足

つまり、物質があったとすると、電子の運動から発生する熱も、赤外線などによる熱も伝わると言うことでしょうか。熱は伝わるけど逃げない。と言うことになりますね。
nrbさんのような意見もあるのですが、どうでしょうか？

回答No.6

nrb

完全な真空になるとその中に何も存在しなくなります
熱運動する物体も無いので
絶対温度０度です

でもこれは、現在の科学理論の範囲です
絶対温度０度にならなくて新たな発見があるかもしれませんね

補足

これは周りに物体が合っても放射や輻射の影響はないということなのでしょうか。それとも周りに何もないと仮定した場合でしょうか。熱は真空のとき伝わらないということでしょうか。もし熱を発しているあるものがあったとしたら、その温度は伝わるのでしょうか。なんか質問だらけで、すみません。よろしくお願いします。

回答No.5

mmky

皆さんの回答がありますので、参考まで

真空の温度が一番問題にされるのが、人工衛星です。人工衛星は、太陽電池で働いていますので、普段は太陽の熱で2百度ぐらいになります。真空ですので熱が逃げないので、ヒートパイプという方法で温度を下げています。ところが太陽が隠れる食(地球の陰になる。）というのが春先にあります。太陽が衛星にあたらないと、とたんに衛星の機器の温度がマイナス150度になってしまうのです。これを衛星のヒートサイクルといいます。衛星本体や搭載機器は地上で巨大な真空チェンバー（真空に出来る入れ物）に入れてヒートサイクルのテストをするのです。地球から３万６千キロ離れたところでも、太陽があたらないと絶対零度（-273度）に近くなるのですね。
真空の温度は、宇宙時代には知っておかないといけないよね。
参考まで

補足

つまり真空では、熱が伝わり、逃げないと言うことですね。
非常に興味深い話を聞かせていただいてありがとうございます。しかし、２００度近くからマイナス１５０度もで温度差があるとなると、物を作るの大変ですね。あらためて人工衛星のすごさを知らされました。
ここで新たな疑問がわいたのですが、もし、熱を発生するものが二つあった場合どうなるのでしょうか。例えば、太陽が２つあったときです。宇宙では、太陽以外にも熱を発するものがあると思うのですが（よくわからないのですが）、この２００℃というものは太陽の温度だけのものなのでしょうか。もし、熱が熱損失もなく伝わるのであれば、かなり遠いところにある発熱体からも影響を受けそうなものですが。２００度のものと、１００度のものがあったとすると、この人工衛星は３００度になるのでしょうか。よろしくお願いします。

回答No.4

creol

つくった真空に完全になにもない場合、温度がないようにも思えますが、
エネルギーの観点から考えると、輻射もエネルギーで、
この輻射は温度があるからこそ出るもの。
さらに条件を絞って、光が伝播していない真空空間を考えると
温度は絶対零度になるのかも。
ただ、光は大体どこでも進んでいくので、少なからず輻射があるかと思います。
この辺を踏まえると、宇宙の背景放射が３Kぐらいの値に換算できることがもとめれます。

参考まで。

補足

私も絶対零度になると思ったんですよ。完全に真空で、周りになにもがない（つまり熱放射や、光もないので輻射もない！ありえないですけどね）と考えると、絶対零度になるのかなと。う～ん。宇宙が３Kぐらいだと言う話は私も聞いたことがあります。しかも宇宙は完全に真空ではないらしいですね。ありがとうございました。

回答No.3

SCNK

熱というのは物の内部振動のことです。気体の場合は分子の運動ということになります。限りなく気圧が低くなると分子が相当な速さで飛び回りますから、何千度ということも珍しくありません。しかしそれは分子ごとの話であり、熱量そのものが大きいわけではありません。他の物体にぶつかっても、すぐにエネルギーを失ってしまい、与える熱自体は大きなものではありません。
限りなく真空に近い場合、分子の数が殆どないわけですから、温度というもの自体が存在しなくなります。最初の述べたとおり熱は物体の内部エネルギーですから物体がなければ熱も存在しないのです。しかし熱を伝えることができないわけではありません。これを輻射熱といいます。光が当たることによって照射された物体の温度が高くなるわけです。

補足

一つお聞きしたいところがあるのですが、気圧が低くなるとなぜ分子の速度が速くなるのでしょうか。知識があまりなくて・・・。申し訳ありませんがよろしくお願いします。考え的にはrei00さんと同じと言うことでよろしいのでしょうか？

回答No.2

rei00

専門外ですので正否は判断できませんが，次のページは参考になりませんか。

　　◎ 3-3：真空の比熱　（↓）

　このページによると，『平衡状態での空洞（真空）内の温度は空洞の壁の温度に等しいと考えられる』そうです。

参考URL：

http://www2.kutl.kyushu-u.ac.jp/seminar/MicroWorld/Part3/P33/SH_of_vacuum.htm

お礼

熱放射が影響するだろうとは思いました。しかし、周りの壁の温度と一緒になるは考えても見ませんでした。真空状態の中にある温度を持った物体を入れると、その物体の温度は逃げもせずそのままの温度を保つのではないか？つまり、１０度の温度計を真空の中に入れると（できればの話ですが）、１０度のままなのではないか？とは考えたのですが。このページの考えが本当であればおもしろいですね。ありがとうございました。

回答No.1

jusa

熱の媒体が存在しないことになるので
温度が規定できないのでは？

お礼

私もそう始め思いました。温度という概念自体がないのではないか、と。
温度が規定できないところと言うのは、寒いのか、暑いのか。
不思議になりません？我々には想像もできないような場所なのでしょうか。
ありがとうございました。