Wie warm ist es in einem Vakuum?
Ich weiß, es gibt kein vollkommenes Vakuum, aber wenn es eines gäbe und man könnte seine Hand reinstrecken, wie warm wäre es darin. Wärme entsteht durch die Bewegung der Teilchen, aber wenn es keine Teilchen gibt? Wäre es dann der absolute Nullpunkt dadrin?
9 Antworten
Es wäre gar keine Temperatur ;) Wo nichts ist kann auch nichts eine Temperatur haben. Wenn da ein Gegenstand drin wäre, also komplett von Vakuum umschlossen wäre, wäre er fast perfekt isoliert und würde seine Temperatur behalten, wenn man von Strahlung absieht. Deshalb auch das fast-Vakuum in thermo-Kannen.
Nein, absoluter Nullpunkt würde bedeuten, die Teilchen bewegen sich nicht. Vakuum bedeutet es gibt gar keine Teilchen die sich bewegen könnten :)
Temperatur gibt die Intensität der Schwingungen von Teilchen an. Wo keine Teilchen sind, kann nichts schwingen. Wenn also keine Schwingung vorhanden ist, und keine Teilchen hat man mathematisch gesehen im Nenner eine Null und im Zähler eine Null. Da Divisionen durch Null mathematisch nicht möglich sind, wer kann da behaupten, was da das Ergebnis wäre?
Es ist schwierig, in einem Vakuum Temperatur überhaupt zu definieren. Allerdings ist auch ein Vakuum nicht völlig leer, es gibt dort z.B. Strahlung und die sog. Vakuumfluktuation, bei der ständig Teilchen-Antiteilchen-Paare entstehen und wieder verschwinden. Schon deshalb wäre ich vorsichtig, dem Vakuum die Temperatur 0K zuzuordnen. Im freien Weltraum, weitab von allen Sternen, dominiert die kosmische Hintergrundstrahlung. Sie ist ist sozusagen allgegenwärtig und entspricht der Strahlung in einem 2,7K "warmen" Hohlraum. Ein Körper dort wird sich also durch Abstrahlung allmählich dieser Temperatur anpassen, wobei diese Anpassung immer langsamer vonstatten geht. Wenn er sie erreicht hat (was mathematisch betrachtet eigentlich nie ganz erreicht würde), strahlt er nur mehr soviel Energie ab, wie er auch aufnimmt, und wird folglich nicht mehr kälter.
Temperatur ist nichts als kinetische Energie von Teilchen. Wenn es keine Teilchen gibt gibt es auch keine zu messende Temperatur, das Messgerät würde nicht beeinflusst werden, da es weder aufgeheizt noch abgekühlt werden würde.
Nur Gegenstände können eine Temperatur haben. Wenn aber nichts da ist.....?
Temperatur ist für uns Menschen sowieso Subjektiv... angenommen du bist im Winter draußen und es hat -20°C du fühlst die Luft die kalt ist, du langst an eine Laterne aus Metall und fühlst dass die Laterne mindestens 20 mal so kalt sein muss was natürlich völliger Quatsch ist, da diese einfach nur mehr Wärmeenergie aufnehmen kann und deinen Körper somit stärker abkühlt.
der Schlüssel zum Verständnis ist thermische ENERGIE welche verknüpft mit der Masse und der spezifischen Wärmekapazität sowie der Temperatur des Gegenstandes ermittelt werden kann, da aber ohne Teilchen auch keine Masse vorliegt ist die Rechnung nicht durchführbar weil einfach keine Energie in irgendwelchen Teilchen steckt die Irgendetwas erwärmen oder Abkühlen könnte.
Das liegt daran dass der Mensch keine Temperatur spürt sondern nur den Wärmestrom.
Wärme ist eine Stoffeigenschaft und keine Raumeigenschaft. Das Vakuum kann also keine Temperatur haben. Wenn wir umgangssprachlich sagen: "Im Zimmer ist es 20°C warm", dann meinen wir, "die Zimmerluft weist eine Temperatur auf von 20°C".
Trotzdem kann ich die Temperatur im Vakuum messen. Da die Temperatur eine Stoffeigenschaft ist und kein Stoff im Vakuum vorhanden ist, wird wohl 0K angezeigt werden! Ich kann auch eine Waage ohne Masse benutzen. Frage: Was wiegt eine Waage im Vakuum?
Eine Waage misst Kräfte und errechnet Massen und Gravitation wird nicht von der Anwesenheit von Luft beeinflusst... soviel erstmal dazu.
und ich kann es nur weiterhin sagen, auch wenn dein Thermometer 0k anzeigt heißt das nicht das es etwas gemessen hat oder wie machst du die Gegenprobe um festzustellen ob das Thermometer nun nichts oder 0 gemessen hat.
Dein Problem ist, dass du nicht verstehst, dass 0 eine Aussage ist die und etwas beschreibt, was du jedoch definitiv nicht bestimmen kannst.
1 - 1 = 0 ist eine Wahre Aussage man kann die 0 nicht einfach weglassen jedoch prinzipiell bei unbestimmten Aussagen eine 0 zu vermuten ist reiner Humbug
Eine Folge mit unbestimmtem Grenzwert hat z.B. auch nicht automatisch den Grenzwert 0.
Torretto, mit Verlaub, das ist alles Unsinn. Die Masse aller Stoffe im idealen Vakuum hat natürlich die Größe von 0 kg, weil das Vakuum so definiert ist. Das hat überhaupt nichts mit dem Gewicht der Waage zu tun. Die Temperatur eines nicht existierenden Körpers messen zu wollen, ist schlicht so ein Unfug wie die Bestimmung seiner Farbe oder seiner Länge.
Deine Vorstellung bezieht sich vermutlich auf die Beobachtung eines Thermometers im Vakuum. Das ist etwas völlig anderes als die Messung "der Vakuum-Temperatur", also der Temperatur "von nichts". Das Thermometer zeigt auch im Vakuum wie fast immer (als Flüssigkeits-Thermometer) die Temperatur seines eigenen Körpers an, und diese Temperatur ist immer größer als 0 Kelvin. Die Temperatur des Thermometers dürfte dabei nur wenig von der Temperatur abweichen, die es vor Einbringung in das Vakuum aufwies. Danach findet dort ja kaum ein nennenswerter Wärmetransport statt (nur sehr geringe Wärmestrahlung).
Übrigens: Erde und Mond fliegen auch im Vakuum herum, haben aber durchaus eine Temperatur.
Es kommt ganz darauf an, was du unter Vakuum verstehst. Im Weltraum fernab von Galaxien gibt es so gut wie keine Materie. Selbst wenn es gar keine geben würde, wäre es dort aber nicht 0K kalt, sondern immer noch 2,73K - wegen der Hintergrundstrahlung.
Wie kann aber nun Strahlung eine Temperatur haben? Ganz einfach. Sperren wir einen warmen Körper in einen geschlossenen Kasten ein, dann wird er Wärmestrahlung abgeben. Diese Strahlung kann nicht entweichen und "sammelt" sich im Inneren des Kastens an. Aber irgendwann ist so viel Strahlung drinnen, dass sie beginnt den Körper zu wärmen. Es stellt sich ein Gleichgewicht ein zwischen der Menge der abgestrahlten und wieder reinkommenden Strahlung. In diesem Gleichgewicht hat die Strahlung ein ganz bestimmtes Spektrum und man sagt, sie hat die gleiche Temperatur, die der Körper auch hat.
Tut man nun einen kleinen Testkörper (einen Thermometer) mit in den Kasten rein, wird er von der dort vorhandenen Strahlung so lang aufgewärmt, bis er ebenfalls im Gleichgewicht mit ihr ist. Das passiert gerade dann, wenn er die gleiche Temperatur wie der große Körper und somit die Temperatur der Strahlung erreicht hat.
Im Falle des Universums ist er selbst der Kasten und auch der Körper, der das Strahlungsfeld erzeugt. Alle Materie, die nicht gerade selbst strahlt, hat somit die Temperatur der Strahlung, 2,73K.
Und garkeine Temperatur wäre doch der absolute Temperaturnullpunkt gell? 0K, so bis auf Vakuumfluktuationen.