質問: 化学で絶対零度以下の場合について 現在、化学ii(高校の課程)を学習している者ですが、「絶対温度t(k)」と言うものを勉強しました。 絶対温度は『t(k)=t(°C)+273)』と言う関係にある様ですがふと疑問に思ったことがあります。 それは絶対温度が「0」となった時の絶対零度の状態までは分かるが、「それ以下の絶対温度(0ケルビン未満)、セルシウス温度(-274°C以下)」の存在はあるのか、と言う事です。高校の範囲の説明では、「気体分子の熱運動が完全停止する為に、温度(セルシウス温度)は-273°Cを下回らず、絶対温度は絶対零度(0ケルビン)までしかない」みたいに書いてありました。 それで自分はtをセルシウス温度、tを絶対温度として、「t≧-273」で「t≧0」であると勝手に考えていたのですが、どうやら絶対零度以下も作れる(?)様で、「断熱消磁」と言う現象を利用して「t<-273」、「t<0」の状況を作り出す(?)様なのですが詳しくはどうなのでしょうか?ただ断熱消磁では極端に「t=-1」とかではなく、かなり極端な低い温度の時の操作らしいです。単に、「t<-273」で「t<0」すなわち「t=-1」と言った極端でない絶対零度以下を作り出す操作も教えて頂きたいです。それとも断熱消磁を利用するのは極端に低い極低温の時が多いだけで別にマイナス何度でも利用できるのでしょうか? 化学には少なからず関心があり、その操作手順や理論的な理由について教えて頂きたいです。また、マイナスの温度の限界云々があるのであれば、プラスの温度にも気体分子の熱運動が完全停止やらで限界云々は存在するのでしょうか?つまり絶対温度に「正の値」で限界はあるのでしょうか?こちらも可能であれば詳しくお教え頂けると幸いで御座います。 大変長い乱文となってしまい専門的、もしくは大学で学ぶ様な内容かも知れませんが、ご回答宜しくお願い致します。
回答: 断熱消磁法による冷却は、1k程度まで冷却済みのものを、0.001k程度にまで冷却する事は出来ますが、0k以下にまで冷却する事は出来ません。 又、普通の断熱消磁法よりも更に低温を得る方法として、核断熱消磁法という方法もありますが、こちらも、百万分の1k近くにまで冷却する事が出来るだけで、0k以下にまで冷却する事は出来ません。 要するに、どれだけ0k近くにまで冷却する事が出来るのかという点が異なるだけで、0k以下にまで冷却する方法はありません。 【参考url】 qno.5848398 液体ヘリウムよりも低い温度にするためにはどうしますか? http://okwave.jp/qa/q5848398.html 又、0k未満の温度というものは、通常の意味での温度としては存在しませんが、粒子のエネルギーが低い状態よりも、高い状態の方が安定となる様な、特殊な条件下において、エネルギーの高い粒子の方が多く存在している様な状態は、熱力学的に考えると、ある意味絶対温度がマイナスの値となっている状態と見做す事が出来ます。 その様な状態におけるマイナスの温度の事を負温度と言い、温度が低い状態というよりは、むしろ、絶対温度でプラス無限大度よりも更に高温の状態と見做す事も出来る状態です。 【参考url】 負温度 - wikipedia http://ja.wikipedia.org/wiki/%e8%b2%a0%e6%b8%a9%e5%ba%a6