Wie groß ist eigentlich die Temperatur in unsererm Sonnensystem (zwischen den Planeten).
Die Temperatur im Weltraum zwischen den Galaxien in einem Galaxiehaufen soll ja mehrere Millionen Grad beträgen (extrem wenige aber dafür sehr schnelle Teilchen)
Und kann man die sehr schnellen Teilchen des Sonnenwindes zur Temperatur dazuzählen, da sich sich ja eigentlich geordnet bewegen?
hi
kann es sein, dass du geschwindigkeit und temperatur verwechselst?
nur weil sich ein teilchen schnell bewegt, muss es noch lange nicht heiss sein. temperatur wirks sich ja eher auf die schwingung des teilchens aus und nicht primär auf die geschwindigkeit, mit der es sich von a nach b bewegt.
vergleiche: ein schneeball schmilzt auch nicht, nur weil er geworfen wird.
lg
erwin
Die Temperatur im Weltraum zwischen den Galaxien in einem
Galaxiehaufen soll ja mehrere Millionen Grad beträgen (extrem
wenige aber dafür sehr schnelle Teilchen)
Die Temperatur ist eine Größe zur Beschreibung statistischer Verteilungsfunktionen. Voraussetzung hierbei ist, dass sich das System im thermodynamischen Gleichgewicht befindet, d.h. es muss ständiger Energieaustausch zwischen den Teilchen möglich sein. Da die interplanetare Teilchenchendichte aber sehr klein ist, ist dies jedoch nur noch bedingt erfüllt. Aussagen über Temperaturen sind daher mit Vorsicht zu genießen.
Und kann man die sehr schnellen Teilchen des Sonnenwindes zur
Temperatur dazuzählen, da sich sich ja eigentlich geordnet
bewegen?
eigentlich nicht.
Gruß
Oliver
Hallo,
Die Temperatur aus der statistischen Bewegung und den Schwingungen der im Volumen enthaltenen Teilchen zu definieren macht nur unter LTE-Bedingungen Sinn. LTE heißt local thermodynamic equilibrium und bedeutet, dass die Teilchen oft genug miteinander stoßen, um sicherzustellen, dass in jedem Bewegungs- und Schwingungsfreiheitsgrad die gleiche Energie sitzt - nämlich jeweils 1/2*k*T. k ist die Boltzmankonstante und T die Temperatur. Unter LTE-Bedingungen lässt sich die Temperatur also genau aus der mittleren Energie pro Freiheitsgrad definieren - also auch aus der statistischen Komponente der Geschwindigkeit der Teilchen. Dazu muss natürlich die über alle Teilchen des Volumens gemittelte Geschwindigkeit abgezogen werden. Diese ist nämlich vielmehr eine gerichtete Bewegung des Gesamtvolumens und trägt nicht zur Temperatur bei. LTE bedeutet also kurz gesagt, dass der Energieaustausch eines Probeteilchens mit seiner Umgebung durch Stöße dominiert ist und der Austausch von Strahlungsenergie eine untergeordnete Rolle spielt.
LTE herrscht in der Erdatmosphäre in guter Näherung so bis in 80-100km Höhe (von einigen Spurengasen abgesehen). Darüber taugt die „klassische“ Temperaturdefinition also nicht, um einem Volumen eine Temperatur zuzuordnen. Aus der wahnsinnig hohen Geschwindigkeit interstellarer Partikel eine Temperatur auszurechnen geht zwar mathematisch ist aber Quatsch - da herrscht kein LTE !
Trotzdem kann man einem Volumen im Weltall eine Temperatur zuordnen. Dazu verwendet man eine Definition der Temperatur, die sich über den Strahlungshintergrund in dem Volumen festlegen lässt. Das hat den Vorteil, dass die Temperatur die dem Volumen so zugeordnet wird, auch in etwa der Temperatur entspricht, die ein Probekörper annehmen würde, wenn man ihn in das Volumen packt. Bei dem räumlich sehr inhomogen Strahlungshintergrund in der Nähe von Sternen ist zwar auch dieser Temperaturbegriff nur noch begrenzt sinnvoll aber weit ab von Sternen funktioniert der sehr gut.
Die Temperatur des Weltalls aus der wahnsinnig hohen Geschwindigkeit der sehr vereinzelt vorbeisausenden Partikel zu definieren ist schon allein deswegen völliger Quatsch, weil die so definierte Temperatur eben nichts mit der Temperatur zu tun hat, die ein dort ausgesetzter Probekörper annehmen würde - die Stöße zwischen den Partikeln und dem Probekörper sind viel zu selten, als dass sie seine Temperatur merklich beeinflussen würden. Der strahlungsbedingte Energieaustausch mit der Umgebung dominiert die Energiebilanz bei weitem und der Probekörper nimmt daher im Gleichgewicht die Temperatur des Strahlungshintergrundes an. Und das ist im Weltall abseits von Sternen verdammt kalt, nämlich kälter als 4 Kelvin (ca. minus 269 Grad Celsius).
Genaueres zur Strahlungsdefinition der Temperatur hier:
http://www.wer-weiss-was.de/cgi-bin/forum/showarchiv…
Beste Grüße,
Markus
tja, alles ist relativ… oder schwierig zu Definieren 
wenn ich als Probekörper ein Stück Neutronstern (die haben ja Temperatur) in normale Luft halte, wird er wohl auch niemals die Temperatur der Luft annehmen… da vermutlich die Luft zu dünn ist!?
Ein „Probegas“ im Weltraum würde sicher die „Temperatur“ des Werltraums annehmen…
Aber schließlich erzeugt das „Gas“ zwischen den Galaxien Wärmestrahlung im Röntgenbereich, warum also nicht eine Temperatur zuordnen (und das wären dann mehrere Millionen Grad).
tja, alles ist relativ… oder schwierig zu Definieren
stimmt. Mit der Temperatur ist das so eine Sache
wenn ich als Probekörper ein Stück Neutronstern (die haben ja
Temperatur) in normale Luft halte, wird er wohl auch niemals
die Temperatur der Luft annehmen… da vermutlich die Luft zu
dünn ist!?
Mit „annehmen“ meine ich „im thermischen Gleichgewicht annehmen“ ohne dabei auf die Zeitskala einzugehen, die es braucht, bis das thermische Gleichgewicht erreicht ist. Und die kann unter Umständen seeeehr lang sein
Ein Neutronenstern kommt in Luft allerdings niemals ins thermische Gleichgewicht, weil er durch seine Gravitation das Gas an seiner Oberfläche akkumuliert. Die dabei auftretende Kompression dürfte die Luft dabei auf extrem hohe Temperaturen aufheizen.
Ein „Probegas“ im Weltraum würde sicher die „Temperatur“ des
Werltraums annehmen…
Nein. Ein dort ausgesetztes Gas expandiert adiabatisch und erreicht ruckzuck eine so niedrige Konzentration, dass wieder nur jedes Molekül einzeln betrachtet werden kann. Und damit versagt der Temperaturbegriff, der ja über die Statistik der Geschwindigkeitsverteilung in einem Volumen von sehr vielen Teilchen definiert ist, die auch noch im lokalen thermischen Gleichgewicht (LTE) vorliegen müssen. Wenn Du so viel Gas aussetzt, dass es wegen Gravitationseffekten nicht auseinanderfliegt, dann kollabiert die Gaswolke und die dabei auftretende Kompression heizt das Gas wiederum auf. Es empfiehlt sich als Probekörper also eher ein Festkörper - z.B. ein Thermometer. Dann kannst Du die Temperatur darauf auch gleich ablesen
Aber schließlich erzeugt das „Gas“ zwischen den Galaxien
Wärmestrahlung im Röntgenbereich, warum also nicht eine
Temperatur zuordnen (und das wären dann mehrere Millionen
Grad).
Der auf dem Strahlungshintergrund beruhende Temperaturbegriff taugt auch nur, wenn das Spektrum des Großteils der Strahlungsleistung eine Planck-Kurve ist. Kleinere Abweichungen davon sind noch ok und etwas Strahlungsleistung in spezifischen Spektrallinien zerstören das Konzept noch nicht. In einem Bereich, in dem der Strahlungshintergrund deutlich von der Planck-Kurve abweicht is es dann endgültig aus mit dem Begriff „Temperatur“.
Im interstellaren Bereich abseits von komischen Dingen wie schwarzen Löchern, großer Massenakkumulation durch hohe Gravitationseffekte, Supernovaexplosionen und ähnlichem Mist ist das aber nicht der Fall. Im Großteil des Weltalls sitzt der ganz überwiegende Teil der Strahlungsleitung in einer sehr exakten Planck-Kurve, die einer Temperatur von 2,75 Kelvin entspricht. Abseits der Quellen von Röntgenstrahlung ist die Strahlungsleistung der kosmischen Röntgenstrahlung gegenüber dieser Hintergrundstrahlung gering und spielt daher für die Temperaturdefinition keine Rolle.
Beste Grüße,
Markus
Mit „annehmen“ meine ich „im thermischen Gleichgewicht
annehmen“ ohne dabei auf die Zeitskala einzugehen, die es
braucht, bis das thermische Gleichgewicht erreicht ist. Und
die kann unter Umständen seeeehr lang sein
nicht einmal Luft ist dicht genung, das ein Probekörper immer die selbe Temperatur annimmt wie die Luft. Beispiel: ein Blatt an einem Baum in einer wolkenlosen Nacht im Herbst. Die Luft hat z.B. 2 Grad. Luft ist aber ein sehr schlechter Wärmeleiter, das Blatt kühlt durch Wärmestrahlung ab und wird kälter als die Luft --> Frost (obwohl es keine Minustemperaturen gab!)
(Und sogar hier gibt es eine „Hintergrundstrahlung“, nämlich die vom Erdboden. Diese bringt das Blatt am Baum aber auch nicht auf die Temperatur des Bodens, weil sie eben nicht aus allen Richtungen gleichmäßig kommt wie im Weltraum)
Auch bei Brücken muss man aufpassen, da sie (in der Nacht) mehr Energie abstrahlen, als sie durch Wärmeleitung zurückbekommen (Glatteisgefahr), sie werden auch kälter als die Luft!
Ein Neutronenstern kommt in Luft allerdings niemals ins
thermische Gleichgewicht, weil er durch seine Gravitation das
Gas an seiner Oberfläche akkumuliert. Die dabei auftretende
Kompression dürfte die Luft dabei auf extrem hohe Temperaturen
aufheizen.
Ein Neutronenstern ist ein schlechtes Beispiel, nicht wegen der Gravitation (eine Stecknadelkopf hätte nur 1 Mio. Tonnen und zieht noch keine Luftteilchen an), aber wegen der fehlenden elektrischen Abstoßung, Luftteilchen würden also bei Kontakt aufgrund der Starken WW kleben bleiben.
ALSO:
Temperatur ist nur die durchschnittlich kin.Energie der Teilchen in einer Substanz. Der Weltraum ist nicht leer sondern gefüllt mit einem Gas, die Teilchen bewegen sich durchschnittlich sehr schnell (stoßen auch oft zusammen … erzeugen bei den Stößen Wärmestrahlung… kann man mit Röntgenteleskopen sehen…) also ist die Temperatur sehr hoch.
Und die Hintergrundstrahlung hat für eine Temperaturdefinition überhaupt keine Bedeutung, wenn man sagt im Weltraum hat es 2,7°K ist das meiner Meinung nach wesentlich mehr falsch, als zusagen im Weltraum hat es Millionen Grad! Auch wenn ein Probekörper im Weltraum irgendwann diese Temperatur annimmt, da dieses Gas einfach ein zu schlechter Wärmeleiter ist.
Moin!
[…]wenn man sagt im Weltraum hat es
2,7°K ist das meiner Meinung nach wesentlich mehr falsch, als
zusagen im Weltraum hat es Millionen Grad! Auch wenn ein
Probekörper im Weltraum irgendwann diese Temperatur annimmt,
da dieses Gas einfach ein zu schlechter Wärmeleiter ist.
Und wie immer liegt die Wahrheit irgendwo dazwischen:
Jede Komponente des ISM (oder IGM) hat im Grunde ihre eigene Temperatur, die sich aus den ungeordneten (sprich thermischen) Geschwindikkeiten ihrer Teilchen ergibt. Da die Dichten sehr gering sind, bleiben die Temperaturen der ISM-Komponenten bis zu einem gewissen Grad entkoppelt. Also kann man durchaus in einem gegebenen interstellaren Volumen gleichzeitig unterschiedliche Temperaturen haben, z.B. Staub mit einigen hundert K + Wasserstoff mit 10000 K + Paarplasma mit einigen Millionen + Kosmische Strahlung (also hochenergetische Teilchen) mit noch höheren Temperaturen.
- Vorsicht! Das war alles stark vereinfacht, um das Prinzip aufzuzeigen.
Ach ja, die Sterne einer Galaxie kann man z.B. in ihrer Gesamtheit auch als Gas auffassen und ihnen eine Temperatur zuordnen. - Das alles mag vielleicht physikalisch nicht ganz sauber sein, ist aber in der Astronomie durchaus üblich.
Wenn nach der Temperatur im Sonnensystem gefragt ist, müsste man also genauer klären, von welcher Komponente (in welcher Entfernung von der Sonne) man spricht.
Gruß,
die Nebelkrähe