Ist die Abwesenheit von jeglichen Teilchen theoretisch möglich?
Ich frage mich das weil die Temperatur ja von der Geschwindigkeit bestimmter Teilchen abhängt. Ein Raum ohne Teilchen müsste dann ja also eine nicht fest definierbare Temperatur haben. Und dies sollte ja nicht möglich sein. Oder gibt es eine Basistemperatur, die nicht unterschritten werden kann?
Ich freue mich über eure Ideen und Theorien über diese Frage :)
7 Antworten
Ist die Abwesenheit von jeglichen Teilchen theoretisch möglich?
Ja, die ist möglich, in einem absoluten Vakuum z.B. . Wenn man "Teilchen" nun auch noch auf Materie beschränkt, dann gibt es das sogar regelmäßig im interstellaren Raum.
Ich frage mich das weil die Temperatur ja von der Geschwindigkeit bestimmter Teilchen abhängt.
Richtig. Temperatur ist definiert als die Systemeigenschaft eines Systems, dass Materie enthält. Dabei kann die Temperatur als ein durchschnittliches Maß für die kinetische Energie der Teilchen aufgefasst werden. Daher kann es auch keine niedrigere Temperatur geben, als wenn die Teilchen stillstehen, also sich nicht mehr bewegen. Das ist bei 0 K = -273,15 °C der Fall. Ein negative kinetische Energie kann es nicht geben.
Ein Raum ohne Teilchen müsste dann ja also eine nicht fest definierbare Temperatur haben.
So ist es...eigentlich. Nun greifen die Physiker aber zu einem Trick, um aus praktischen Gründen auch einer Strahlung oder gar einem einzelnen Photon eine Temperatur zuzuweisen, obwohl das per defintionem eigentlich gar nicht geht, da ein Photon keine Materie ist und es auch kein Teil eines Systems ist. Da sagen sie dann beispielweise zur Hintergrundstrahlung:
Wenn wir einen schwarzen Körper mit einer Temperatur von 2,7 K hätten, würde der Photonen ausstarhlen, die dieselben Eigenschaften hätten wie die Photonen der Hintergrundstrahlung.
Da man aber nicht jedesmal diese korrekte aber komplizierte Formulierung verwenden möchte, sagt man vereinfacht: die Hintergrundstrahlung hat eine Temperatur von 2,7 K.
Physiker wissen dann was gemeint ist. Einne solche Temperaturangabe einer Strahlung darf man aber keinesfalls mit der korrekte Temperatuirangabe eines thermodynamischen Systems verwechseln. So hat z.B. die Sonnenoberfläche eine Temnperatur von etwas über 6000 °C. Das würde kein Raumschiff aushalten und sofort vergasen. Das ist eine "echte" Temperatur, da es da ja auch genügend Metrie gibt, die diese Temperatir haben kann. In einiger Entfernung von der Sonne haben aber die ausgesendeten Teilchen eine Temperatur von einigen Millionen K. Die könnte ein Raumschiff aber überstehen und mit einem einfachen Hitzeschild abhalten, da das nur eine "virtuelle" Temperatur nach obigem Beispiel ist.
es gibt nicht nur Gastemperatur, sondern auch Farbtemperatur, die sich aus dem Spektrum der Photonen ergibt, die unterwegs sind. Dieses Spektrum ist charakteristisch für sie Temperatur eines sog. schwarzen Körpers, der es ausstrahlt. So hat der Weltraum durch den Mikrowellenhintergrund (mit einem sehr normalen Schwarzkörperspektrum) eine Temperatur von 2,7K, auch in Abwesenheit von Teilchen.
Ein Raum ohne Teilchen müsste dann ja also eine nicht fest definierbare Temperatur haben
ja
(also strahlung spielt natürlich auch eine rolle, aber die kann man ja auch ausschließen)
Und dies sollte ja nicht möglich sein.
wieso nicht? das ist ohne probleme möglich.
temperatur ist eine rein statistische größe. wenn das system aus zu wenigen teilchen besteht, lässt sich temperatur nicht sinnvoll definieren.
Der Begriff "Temperatur" ist nur sinnvoll im Zusammenhang zu Materie/(Antimaterie?)
Du hast Recht, einem Teilchenfreien Raum lässt sich keine Temperatur zuordnen. Warum sollte das ein Problem sein?
Soweit ich (nicht Physiker) verstanden habe, ist Temperatur ein Maß für die relative Bewegung der Teilchen einer Gruppe untereinander. Auch einem einzelnen Teilchen lässt sich noch keine Temperatur zuordnen.
Oder gibt es eine Basistemperatur, die nicht unterschritten werden kann?
Absoluter Nullpunkt.
Ein Raum ohne Teilchen müsste dann ja also eine nicht fest definierbare Temperatur haben.
Im Raum entstehen und annihilieren sich ununterbrochen Pärchen aus Materie und Antimaterie. Genau diesem Phänomen verdanken wir unter anderem die Hawking-Strahlung, welche an schwarzen Löchern auftritt, wo diese spontanen Teilchenpaare durch Gravitation auseinandergerissen werden.
Dann wäre es leerer Raum. Und Leerer Raum ist leer, daher, absoluter Nullpunkt, die Abwesenheit jeglicher Energie.
Aber theoretisch wenn es keinen Quantenschaum geben würde?