Was ist Wärme auf atomarer Ebene wenn sich etwas erhitzt?
Hallo zusammen, ich hab mal eine Frage zu Physik. Wir haben heute in Physik fragen bekommen die wir zuhause beantworten müssen, nur finde ich im Internet nichts zu dieser Frage oder besser gesagt ich verstehe einfach nicht was damit gemeint ist. Vielleicht kann mir hier einer helfen, danke im Voraus.
Also die Frage lautet :
Was ist Wärme auf atomarer Ebene. Beschreibe die Modelvorstellung der kleinsten Teilchen wenn sich etwas erhitz.
6 Antworten
Was ist Wärme auf atomarer Ebene. Beschreibe die Modelvorstellung der kleinsten Teilchen wenn sich etwas erhitz.
Zunächst mal enthält diese Frage einen Fehler, der allerdings selbst von vielen Physikern, die sich nicht gut mit Thermodynamik auskennen, immer wieder gemacht wird.
Wärme ist definiert als: "Wärme ist Energie, die an der Grenze zwischen zwei Systemen verschiedener Temperaturen auftritt und die alleine aufgrund des Temperaturunterschiedes zwischen den Systemen übertragen wird, wenn diese über eine diatherme Wand in Wechselwirkung stehen." (H. D. Baehr, "Thermodynamik", Springerverlag, 3. Auflage, Seite 60).
Wärme ist eine Prozessgröße, die zwischen zwei Systemen fließt. Wärme ist keine Zustandsgröße, die im Inneren eines Systems auftreten kann. Häufig wird jedoch Innere Energie oder Temperatur mit Wärme verwechselt, so auch in der Frage.
Korrekt müsste die Frage also heißen:
"Wie äußert sich Temperatur auf atomarer Ebene. Beschreibe die Modelvorstellung der kleinsten Teilchen, wenn sich etwas erhitzt."
"Erhitzen" bedeutet immer Temperaturzunahme und nicht Wärmezunahme.
Temperatur ist eine Zustandsgröße, die einem gemittelten Wert der kinetischen Energie der Teilchen (Atome, Moleküle) eines Systems entspricht. Je höher die Temperatur, umso schneller schwingen die Teilchen bei Festkörpern oder Flüssigkeiten und umso schneller fliegen die Teilchen bei Gasen durch die Gegend.
Dementsprechend nimmt durch Erhitzen, also durch Zufuhr von Wärme, die Schwingungsfrequenz sowie die Amplitude der Teilchen bei Festkörpern und Flüssigkeiten zu und bei Gasen werden sie schneller. Dies äußert sich auf Systemebene dann in einer steigenden Temperatur.
In einem Festkörper schwingen die Atome um ihre Ruhelage.
In einem Gas bewegen sich die Moleküle durch den Raum und stoßen oft aneinander, werden abgelenkt und prallen zurück.
Die Bewegung (kinetische Energie) der Teilchen wird mit zunehmender Wärme stärker, d.h. sie erhalten durch die Wärmezufuhr mehr Energie. Dadurch lässt sich beispielsweise der Aggregatzustand erklären, dass Stoffe von fest zu flüssig wechseln (stärkere Bewegung der Teilchen, Loslösung aus der starren Struktur) und von flüssig zu gasförmig (noch stärkere Bewegung, völlige Loslösung).
Die Bewegung der Teilchen relativ zueinander ist natürlich gemeint, spitzfindiger Oststeinbeker, gemeinsame Bewegung aller Teilchen in die gleiche Richtung (z.B. Teilchen eines Autos) relativ zu irgend einem anderen Punkt bedeutet keine Wärme, sondern einfach kinetische Energie des ganzen Körpers.
Beim erhitzen d.h. einer Temperaturzunahme verstärkt sich die kinetische Energie der statistischen, ungeordneten Bewegung der Atome. Dies bezieht sich aber nur auf die Relativbewegung der Atome zueinander. Führt das gesamte Ensemble eine Schwerpunktsbewegung aus ist es inkorrekt das al Temperatur zu bezeichnen.
https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rme
erscheint u.a., wenn man "Wärme" sucht.
Nach der Definition wäre ein Ensemble von Atomen, das relativ zueinander in Ruhe ist, sich aber in dem Inertialsystem, in dem du beobachtest, mit hoher Geschwindigkeit geradlienig gleichförmig bewegt sehr warm. Bist du sicher, dass du das wirklich ausdrücken wolltest?