熱を伝えるとは。

質問

物体が発熱して熱を伝えるとはどういうことなのかいまいちイメージできなかったので質問させていただきました。

成層圏での温度上昇の理由は、オゾンが紫外線を吸収し、光解離することで励起した酸素原子を作り、その酸素原子がオゾンと反応して、その反応が発熱反応であるから、と学んだのですが、
励起した酸素原子とオゾンが反応するとき、励起しているエネルギーを紫外線以外の電磁波で放出して熱を伝えているということなのでしょうか？
それとも、分子の運動という観点から考えるのでしょうか？

よろしくお願いします。

回答No.3

ORUKA1951 · ベストアンサー

熱と温度を混同しているのでは？？
0℃の水と0℃の氷では、温度は同じですが持っている熱--エネルギーは違います。
　・・・ここを理解していないと、混乱する。

　紫外線にしろ可視光線にしろ赤外線、あるいは他の電磁波、さらには音波だろうが海の波だろうが、波が通過するときにその経路にその波のエネルギーを吸収しうるものが存在すると、並みのエネルギーは媒質に吸収されます。
　小学校あたりで音叉で共鳴を習ったと思います。色々な振動数の音叉を並べて、ある音叉を叩くと、その周波数に共鳴する音叉だけがなり始める。あるいは、糸に錘をぶら下げて振動させると同じ長さの錘が振動し始めて元の錘は停止する---やがて逆になる。
　もし、共鳴する音叉がたくさんあれば、それらに吸収されて反対側に透過する音は小さくなる。

　ここで、高層大気を見ると（植物の光合成による）酸素が存在すると、酸素は紫外線に共鳴できるのでそのエネルギーを吸収する。ここで、酸素はそのエネルギーを貰って分解し酸素原子になる。
　その酸素原子が酸素(分子)に出会うと結合してより低いエネルギーのオゾンになる。・・・当然エネルギーがあまりますから、それはオゾン分子の運動量を増大させる。＝＝＝すなわち温度が上昇する。
　酸素原子と酸素分子の持つエネルギー(熱)の総和は変わりませんが、内部エネルギーが小さくなるため、エネルギーの一部は分子運動に変わる。

　こうして激しく運動するオゾン分子がたくさん出来ると温度が上昇する。温度とは構成粒子の運動エネルギーの総和のようなもの---具体的な定義はwikiでも読んでください。
　温度が上昇すると、必ずその温度に比例した電磁波を発生します。黒体放射( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%BB%92%E4%BD%93#.E9.BB.92.E4.BD.93.E6.94.BE.E5.B0.84.E3.81.A8.E9.87.8F.E5.AD.90.E5.8A.9B.E5.AD.A6 )

　温度と熱の区別をしましょう。

　物質の状態変化、相変化、化学変化などによる熱と温度・・沸点上昇・凝固点降下もすべて、ここを理解しておかないと説明できなくなります。

お礼

内部エネルギーが小さくなるため、エネルギーの一部は分子運動に変わる、という説明で大分整理できた気がします。ありがとうございました。

回答No.2

Willyt

温度というのは物質の分子運動の激しさの程度に関する指標です。上空のオゾンが紫外線を受けるとそのエネルギ－の大半が熱に変り、とりまく大気の温度上昇に繋がるということです。勿論紫外線以外の宇宙線のエネルギーもやって来ますから同じことが起きますが、放射量は圧倒的に太陽からの輻射線（赤外線・可視光・紫外線）が多いので紫外線という言葉になったのでしょう。ちなみに放射線は波長が短いほどエネルギー密度が高いのです。この意味でも紫外線の影響が大きいのです。Ｘ線やγ線も勿論飛んで来ますが、その量が少ないのでこれによる影響が少ないのでしょう。

お礼

太陽からの放射は紫外線が特に多いのですね。回答ありがとうございました。

回答No.1

kamobedanjoh

オゾン＝O₃は、酸素が紫外線のエネルギーを受け取って発生します。
酸素分子（通常はO₂として存在）が、エネルギー励起されて発熱し、変異体として存在します。
熱の移動には熱伝導と熱放射が有りますが、高層では伝導体が希薄ですから、赤外線（電磁波）放射が主体となります。
大地は太陽からの高エネルギー放射を受けて加熱されますが、夜間の熱放射は主として赤外線放射であり、太陽のようなエネルギー放射とは異質であること、既に学習済みと思います。
全ての物質に言えることですが、受け取ったエネルギーの放出の仕方は、受け取ったそのままの形では行われません。

お礼

熱の移動には熱伝導と熱放射があるということを明確に理解できていませんでした。ありがとうございました。