真空中での熱は伝わるか。

質問

素朴な質問ですが、ロケットなどは宇宙では酸素がないのにどうやって燃料を燃やすのですか。
やっぱり酸素ボンベからか。
それで、燃料がもえると光が出ますがこれは光子という粒子が波として伝わる。これはよいとしまして、燃焼ですから当然、発熱反応ですが、これは言い換えると運動エネルギーですから、空気などの媒質がないと伝わらないと思うのですが、この際、この運動エネルギーは「伝わらない」のですから、その後どうなるのでしょうか。しかし、考えてみると燃料と酸素はそれ自体、運動していますから、やっぱり宇宙に散らばるのでしょうか。その際どこかの重力圏に突入すれば、さらに重力が加わり地面に衝突して、重力圏で得た位置エネルギーは衝突直前までには運動エネルギーに変わり、こんどは地面を揺らしという具合になるのでしょうか。

くわしい人お願いします。

回答No.2

tetsumyi · ベストアンサー

その通りで真空中では運動エネルギーとしての熱は伝わりません。
これを利用したのが魔法瓶で、真空状態の空間を作ることで薄いガラスを通してしか熱が伝わらないので保温効果が非常に良くなっています。

実際には熱を持つ物質は、運動エネルギーを光や赤外線に変えて出すことで真空中に放出しています。
体温を赤外線映像で映し出し、疫病患者を見つけるテレビ報道を見たことがあるでしょう。
魔法瓶はこの赤外線もガラスを鏡にして反射することで、熱が逃げ難くなるように難くしています。

お礼

魔法瓶のしくみ、体温が赤外線（これも電磁波の一種か？）に変わり熱が伝わる、なるほどです。

補足

ちなみに、体温が赤外線に変わるとは、我々の体もやっぱり振動している（運動エネルギーとしての意味で）のでしょうか。

そしてこの運動エネルギーが赤外線に変わるとき、赤外線は波ですが、同時に赤外線は粒子（光子のことか？）でもあるとおもうのですが、　

その際その光子はどこから生まれるのでしょうか。われわれの住む空間に、散らばっているのでしょうか。というか、光子が周りに存在するからこそ電気が光る、つまり電気をつけて光があるということはやっぱりそこに光子があるからなのでしょうか。

時間あるときでかまいません。
もしわかればよろしくお願いします。

回答No.5

kamobedanjoh

ロケットの推進力としては、大きな推力を得るため（地球の引力圏を脱出するため）には、液体燃料にしても固体燃料にしても、燃焼の為の結合元素としての酸素が不可欠です。
酸素を必要としない推進力としては、原子炉を用いる方法もありますが、事故発生時の危険性の大きさから、今日では殆ど用いられません。
地球の引力圏外では摩擦抵抗力となる元素が極めて希薄で、真空と見て差し支えない状態ですし、脱出に必要な１１Ｇ（地球重力の１１倍）と言うような莫大な推進力は必要としません。
酸素燃焼反応を利用しないでも推力を得る方法として、イオンエンジンがあります。絶対的な推力は極めて微弱ですが、無重力・真空に近い宇宙空間では、微小な粒子を放出してその反作用で人工衛星の軌道修正などに活用されています。イオンエンジンについてはwikiなど参照して下さい。
絶対温度０Ｋを超える物質なら、微小とは言ってもエネルギーを保有し、エネルギーは熱源となり、熱源さえあれば何らかの電磁波を放出し、それが熱伝導の作用となり得ます。
真空中では熱伝導も熱対流も生じませんが、絶対温度がプラスで有る限り熱放射が行われます。放射熱は真空中の方が効率よく伝わります。吸収や散乱が生じないためです。
日常的に経験できるのは、夏の直射日光下での猛暑ですね。
赤外線コタツが普及したのは、熱変換に於ける電力効率が買われたからで、コタツに光は必要としないからです。高温の物体ほど強い電磁波を発しますが、地球には大気が存在するため吸収や散乱のため地上に届く熱量は波長によって制限されます。日常体感する太陽光の温度は、可視光線付近で一番強く感じる理由はそのあたりにあります。

お礼

専門的な話ですが、分かりやすく精通されておられると察します。今回の質問は勉強になりました。

回答No.4

FEX2053

なんつーか、ロケットの炎は、あれは別に地球上でいう「燃えて」いる
訳じゃないですよ。太陽だって「燃えて」いるわけじゃないです。

（まあ、液体燃料で液体酸素を使う場合は「燃えて」いるのと同じ化学
反応ですけどね。空気中の酸素を使って酸化反応してるわけじゃない
ですし、地球上でよくある「炭素の酸化反応」じゃないですから）。

なので、高温でガス化した物質を後ろに投げて、作用・反作用の法則で
加速してるだけです。別に空気などがあるなし、関係ないですよ。

・・・なんかその辺から理解しなおした方がいいかも。

お礼

作用、反作用の話は分かっているつもりが案外わかっていないものです。おっしゃる通りです。作用反作用、力のつり合いとか。

回答No.3

trytobe

ご存じのように、太陽は、その熱を真空中を経て、地球に与えています。

これは、熱の伝え方が、媒体となる物質の分子運動を激しくしての温度を上げることでの「熱伝導」ではなく、

高温のものから発せられる電磁波（黒体放射・黒体輻射）のうち特に物質の分子構造を振動させるのに効果的な周波数である「赤外線」を真空中を経て地球まで到達させているからです。

お礼

やはりそうなのかと納得しています。ありがとうございます。

回答No.1

notnot

ロケットは、液体酸素を搭載しています。燃料は、液体水素とか、石油。液化天然ガス(LNG)もあるようです。
ロケットが飛ぶのは、燃焼で出来た水蒸気とか二酸化炭素などのガスが、後ろに高速で噴射されるために、その反作用で進みます。飛ぶ力に、光や熱は直接関係ありません（光子ロケットというのはあるが実用化されていない）。

熱は、噴射した高温のガスという形で、後方に拡散します。

どこかの星の重力圏に突入すれば、逆噴射で支えない限り、お書きの通り、重力で加速して地面に衝突します。地球のように濃い大気があればパラシュートも使えますね。

お礼

重力圏の後の話は納得です。