Warum ist es im Universum nie so kalt wie am Nullpunkt, bzw gibt es einen ort der kälter wie der nullpunkt ist?
8 Antworten
Der absolute Nullpunkt ist der wirklich absolute Nullpunkt.
Diese Temperatur ist dadurch definiert, dass es bei dieser Temperatur keinerlei thermische Bewegungen und thermische Anregungen in den Atomen mehr gibt. Und da es keine "weniger Bewegung" als "keine Bewegung" geben kann, gibt es keine Temperaturen unter dem absoluten Temperatur-Nullpunkt.
Und aus genau diesem Grund ist auch jede Stelle des Universums wärmer als der absolute Temperatur-Nullpunkt.
Wenn irgendwann mal alle Sonnen ausgebrannt sind, wird das Universum immer kälter werden. Aber auch dann, wird die Temperatur sich zwar immer näher an den absoluten Temperatur-Nullpunkt annähern, diesen aber wirklich nie erreichen (können).
Warum der absolute Nullpunkt nicht erreicht werden kann liegt an der Dunklen Energie. Was das genau ist, ist nicht bekannt, daher auch der Name.
Unter den Nullpunkt kann man nicht fallen. Temperatur kommt dadurch zustande, dass Atome schwingen. Beim absoluten Nullpunkt ist das nicht mehr der Fall und weniger als sich nicht zu bewegen, können Atome nicht.
Dunkle Energie ist allen aktuellen Erkenntnissen nach eine Konstante, die dazu führt, dass sich das Universum immer schneller ausdehnt. Wie gesagt, ist nicht bekannt was genau es ist, aber es scheint zumindest so, dass es eine grundlegende Energie des Vakuums sein könnte und, da sie nunmal konstant ist, niemals gänzlich bei Null liegen kann, womit du keinen Zustand erreichen kannst, der keine Energie aufweist.
Die Dunkle Energie hat keinen Einfluss außerhalb kosmologischer Maßstäbe und ist nicht verantwortlich dafür, dass 0 Kelvin niemals erreicht werden können.
Dafür sind der Dritte Hauptsatz der Thermodynamik sowie quantenmechanische Effekte verantwortlich.
Ich vermute gerade, dass wir gar nicht so weit von einander entfernt sind, wie deine Aussage vermuten lässt. Gehe ich richtig in der Annahme, dass du mit „quantenmechanische Effekte“ die Nullpunktfluktuation von virtuellen Partikeln meinst?
Dunkle Energie hat mit dem absoluten Nullpunkt der Temperatur absolut nichts zu tun.
Hallo BurkeUndCo,
danke für die Korrektur. Ich habe da jetzt auch noch etwas recherchiert, weil ich dachte etwas in die Richtung gelesen zu haben, aber da habe ich anscheinend eine Verbindung hergestellt, die ich wohl missverstanden habe. Dabei bin ich jetzt allerdings auch auf eine Aussage von Feynman gestolpert, die die Aussage, dass Atome bei dem absoluten Nullpunkt aufhören sich zu bewegen auch relativiert und bin jetzt etwas unschlüssig, was das nun bedeutet.
Wahrscheinlich meinst du mit der Rest-Bewegung am absoluten Temperatur-Nullpunkt keine Bewegung der Atome, denn die haben da (zumindest theoretisch) keinerlei Bewegungsenergie mehr, sondern die quantenmechanische Bewegung der Elektronen innerhalb der Atome. Denn da es da auch bei der Temperatur von 0 K keinen definierten Ort der Elektronen gibt, müssen diese sich im Rahmen ihrer Aufenthaltswahrscheinlichkeit willkürlich bewegen.
Das mag durchaus sein, da Feynmans Aussage nach die heisenbergsche Unschärferelation natürlich nicht verletzt werden kann.
Es hat einen Grund, warum der Nullpunkt der Kelvin-Skala auch ABSOLUTER Nullpunkt genannt wird. Kälter gehts nicht. Da es in diesem Universum allerlei Energie gibt, kann es nirgendwo so kalt sein, zumal noch vom Big Bang etwas Restenergie im Universum verteilt übrig ist und damit für etwa 2,7 Kelvin Hintergrundstrahlung sorgt.
Nie. Sie nähert sich nur immer weiter 0 Kelvin an, ohne diesen Wert jemals zu erreichen.
Nein.
Einerseits widersprechen quantenmechanische Effekte, andererseits der Dritte Hauptsatz der Thermodynamik. Je näher man dem absoluten Nullpunkt kommt, desto mehr Energie wird benötigt, um die verbleibenden thermischen Bewegungen zu reduzieren.
Das bezog sich auf die Dauer der Hintergrundstrahlung. Die Aussage dass sie niemals enden wird ist eine Vermutung. Die Thermodynamik macht Aussagen zur Energieerhaltung aber sie erklärt nicht wie Energie sich erhält. Letztendlich geht es nur darum wie sich Energie erhält. Energie erhält sich kausal über Ursache und Wirkung und diese Aussage implementiert den Abbruch aller Wirkungen und Auswirkung im Universum um zur Ursache der Wirkung zurückzukehren. Das Universum ist das einzige geschlossene System das dazu fähig ist.
Die Thermodynamik macht Aussagen zur Energieerhaltung aber sie erklärt nicht wie Energie sich erhält
Das muss sie auch nicht, und wenn sie es täte, wäre meine Antwort davon nicht berührt.
Der Dritte Hauptsatz besagt, dass ein System durch eine endliche Anzahl von Prozessen nicht auf den absoluten Nullpunkt zu bringen ist. Genau das war auch die Frage, die ich ursprünglich kommentierte.
Den Rest deines Beitrags kann ich nicht einordnen. In der Quantenmechanik gibt es durchaus Konzepte, die die klassischen Vorstellungen von Ursache und Wirkung in Frage stellen. Quantenverschänkung oder Superposition etwa. Ich wüsste aber nicht, was dies mit einer stets von Null zu unterscheidenden Hintergrundstrahlung zu tun hätte.
Die Temperatur ist normalerweise ein Maß für die Bewegungsenergie eines Teilchens. Diese ist als Quadratform definiert und damit immer positiv. Dort wo kein Teilchen existiert oder sich kein Teilchen bewegt, gibt es keine derartige Energie. Die Natur macht normalerweise keine langfristigen Schulden und deshalb gibt es weniger als nichts nicht.
Wenn man aber verallgemeinert nicht nur die Bewegungsenergie sondern allgemein die Energie eines Teilchens als Maß für die Temperatur ansieht, dann sieht die Sache etwas anders aus. Gebundene Teilchen haben negative potentielle Energie.
Hinweis für die Spezialisten: https://www.mpg.de/6769805/negative-absolute-temperatur
Nichts ist so einfach wie es aussieht.
Das liegt an der hintergrundstrahlung und daran dass es keinen absolut leeren Raum (perfektes Vakuum) gibt. Und nein nichts kann jemand so kalt wie der Nullpunkt sein.
Ja aber auf dem planet Pluti sind es doch schon -240 Grad. Wenn man weiter von ein Stern weg geht warum kommt man nicht nahe am Nullpunkt
https://www.mpg.de/6769805/negative-absolute-temperatur
Bei null Kelvin (minus 273 Grad Celsius) kommen die Teilchen zum Stillstand und alle Unordnung verschwindet. Nichts kann also kälter sein als der absolute Nullpunkt der Kelvin-Skala.
https://www.scinexx.de/dossierartikel/die-tiefste-temperatur-im-universum/
Man kommt dem Nullpunkt nahe. Im Labor sogar unvorstellbar nah. Aber nichts kann jemals den Nullpunkt erreichen. Das ist unmöglich.
Ich bin eher ein Laie, was Physik angeht. Kannst du mir den ersten Teil erklären? Wieso liegt das an der dunklen Energie?