で、お前ら、真空の熱容量はいくつになった? [ねこ騙し物理]
で、お前ら、真空の熱容量の値を求めることができたのか?
問題 真空の熱容量の値は、次のどれでしょうか。選択肢の中から1つ選び、選んだ理由も合せて答えなさい。
(1) 0
(2) 無限大
(3) 定義できない
(4) この質問は物理的に無意味である
(5) その他(たとえば、0、無限大の間のある値)
【解答(?)】
真空中に1個粒子が存在し、この粒子の温度を1℃(1K)上げるのに必要な熱エネルギーをEとする。すると、2個、3個、4個、・・・、n個の粒子の温度を1℃(1K)上昇させるのに必要な熱エネルギーは2E、3E、4E、・・・、nEになるだろう。
したがって、真空中にn個の粒子が存在する系の熱容量は、
である。
真空とは粒子が何も存在しない状態だから、n=0であり、したがって、真空の熱容量は
である。
ゆえに、答は(1)。
(解答終)
さてさて、これは正しいケロか?
なお、この問題に関係するかもしれないチョットした読み物として、次のものを紹介しておこう。
真空の比熱
ところで、宇宙ステーションは地球の上空約400km、地球大気の熱圏と呼ばれるところで周回軌道をしている。宇宙ステーションのまわりの大気の温度は約1000℃くらいあるらしく、灼熱地獄にいるにもかかわらず、宇宙ステーションとその中にいる乗組員は丸焼けにならない。
「なぜ、宇宙ステーションの乗組員は焼き鳥にならないのか」、この理由を、お前ら説明をするにゃ。
宇宙ステーションのまわりの空気が約1000℃である証拠のグラフ↓。
答を教えることになるので、このグラフの出典は教えられないにゃ。
そして、この答を自力で見つけられたヤツは、「温度って、一体、何だ」という更に深い闇に包まれるに違いない。
つまり、「熱圏の大気の温度とは一体、何だ。これはどうやって測定するのか、あるいは、求めるのか」というお話だにゃ。