Kann etwas im Weltraum abkühlen?
Ich hab mich heute morgen gefragt ob eine erhitze Metallkugel im Weltraum abkühlen kann. Normal würde man ja sagen: "Natürlich ist sau kalt da oben!" aber stimmt das den überhaupt? Temperatur bzw. Wärme ist ja eine Form der Energie. Soweit ich weiß kann man sie der kinetischen(Bewegung) Energie zuordnen, also sind Sachen wo sich dinie Atome schnellbewegen warm, weil sie eine hohe kinetische Energie haben. Der Wärmeaustausch ist demnach eine kollision von sich schnell bewegenden Teilchen mit sich langsamer bewegenden Teilchen. Also warmes Teilchen trifft kaltens Teilchen beide erlange die gleiche mittlere Temperatur. Im Weltraum oder in einem einahezu perfektem Vakuum existieren nun aber sogut wie keine Teilchen(Def. von Vakuum), damit ist es nicht kalt, sondern es herrscht keine Temperatur oder hab ich da ein Denkfehler drin? Naja und die Möglichkeit zum Wärmeaustausch müssten durch die stark reduzierte Teilchendichte auch gegen Null gehen. Also müssten doch feste Körper im Weltall sehr lange ihre Temperatur behalten, oder?
6 Antworten
Hallo NicNac21022,
Klar wird die Metallkugel abkühlen und zwar bis auf 4°K. Der Mechanismus der Abkühlung ist die Wärmestrahlung (normalerweise Infrarot). Gegenstände tauschen auch ohne materiellen Kontakt Wärmestrahlung aus. Wenn die Metallkugel weitab von warmen Objekten (Sternen/Planeten) ist, wird sich die Temperatur der Metallkugel der Temperatur ("Wärmestrahlung") der kosmischen Hintergrundstrahlung anpassen. Das sind 4°K. Die Abkühlung erfolgt relativ schnell (ein paar Stunden, max ein paar Tage).
Gruß franzaes
Interessante Frage: Ich überlege mir gerade, was Wärmestrahlung eigentlich ist. - Die Sonne bringt das Licht zur Erde, die es reflektiert und dadurch die umliegenden Moleküle aufwärmt. Es findet also auch hier keine direkte Wärmeübertragung statt, aber indirekt funktioniert es doch. Ein Däumchen für deinen Gedanken. Wahrscheinlich bekomme ich den so schnell nicht mehr weg^^
Wärme breitet sich auf drei Arten aus: Wärmestrahlung (z.B. Sonne), Wärmeleitung (z.B. Kochplatte) und Konvektion (z.B. Wohnraum-Lüftung). Du untersuchst hier unter Weltraumbedingungen nur eine einzige Wärmeausbreitungsart, nämlich die Wärmeleitung. Die gibt es tatsächlich im Weltraum so wenig wie die Konvektion. Die Wärmestrahlung (Das sind elektromagnetische Wellen) dagegen funktioniert im Weltraum ungehinderter als in der Atmosphäre. Sonst kämen ja die Sonnenstrahlen nicht zur Erde. Und Wärmestrahlung gibt es überall, wo es Körper gibt. Im Weltraum wird sich also ein Körper beträchtlich aufheizen (stärker als in der Erdatmosphäre, die kühlt ja!), wenn er durch einen Himmelskörper angestrahlt wird. Im Schatten dagegen wird er seine Wärme abstrahlen, bis sich ein Gleichgewicht einstellt mit der Weltraum-Hintergrund-Strahlung bei etwa 3 Kelvin, das sind minus 270 °C.
kommt darauf an, wie weit sie vom nächsten heißen objekt, z.b. einem Stern entfernt ist und wie die oberfläche beschaffen ist. aber gennerell würde ich sagen ja, denn die wärme entweicht als strahlung...
lg, anna
Ich bin ein Laie auf dem Gebiet, aber ich vermute, dass Teilchen keine anderen Teilchen brauchen um "abzuschwingen" also kälter zu werden. Langsamer schwingende Teilchen verlangsamen zwar, aber ein freier leerer Raum vermutlich noch mehr. Dieser Hypothese zufolge würden Sachen sehr schnell abkühlen im All.
Sie muss ja nicht irgendwie leuchten, es wird irgendwie abgestrahlt ins All, aber ich kann dir keine klare Lösung anbieten, nur Vermutungen. Ich finde es aber erfrischend, dass jemand mal zur Abwechslung wirklich eine gute Frage hier stellt. Frag doch mal deinen Physiklehrer, da würde mich auch interessieren.
Jeder Körper strahlt Wärme ab, auch jeder Eisklotz. Dazu muss er nicht leuchten.
Danke für die schnelle Antwort und meinem Gefühl nach müssen Sachen natürlich schnell abkühlen. Aber andererseits ist das ja das Prinzip nachdem Thermosflaschen gebaut werden, da wird ja auch der innere Mantel evakuiert um eine gute Isolierung zu erreichen. Das "abschwingen" eines Teilchen ohne andere Teilchen kann natürlich sein, allerdings muss die Energie irgendwo hin, weil Energie geht ja nie verloren. Und wenn da nichts anderes ist das sie als kinetische Aufnehmen kann könnte ich mir nur noch vorstellen, das die Energie in einer vorm der Strahlung verloren geht, aber fängt die Kugel dann aufeinmal an zu läuchten, platt gesagt?