…Wenn es heute 0 Grad hat und morgen doppelt so kalt werden soll, wie kalt wird es morgen? Ist es dann immer noch 0 Grad ?
Hallo,
so eine Frage lässt sich nicht beantworten. Auch wenn wir 10 Grad haben würden. Verdoppeln kann man nur greifbare Dinge, also Dinge die man abzählen kann … bspweise Äpfel, Stühle oder Menschen. Eine Temperaturangabe lässt sich nicht abzählen
Viele Grüße
Marcus
…Wenn es heute 0 Grad hat und morgen doppelt so kalt werden
soll, wie kalt wird es morgen? Ist es dann immer noch 0 Grad ?
Hallo,
diese Frage ist ganz leicht zu beantworten.
----------TEXTUMFORMUNG------------
Kälte ist das Gegenteil von Wärme, wobei es physikalisch gesehen keine Kälte, sondern nur Wärme gibt.
Wenn wir statt „kalt“ nun „warm“ verwenden, dann muss das „doppelt“ auch negiert werden (- * - = +), damit die Aussage gleich bleibt, folglich „halb“ lauten. Hoffe, das ist jedem klar.
Die Frage lautet dann, „… und morgen halb so warm…“
----------FORMEL & WERTE------------
Da wir jetzt physikalisch die Antwort der Frage herleiten können, machen wir das auch gleich mal.
Wärme ist nichts anderes als Energie:
Die Formel dazu lautet: Q = c*m*deltaT
c = spezifische Wärmekapazität
-> bleibt hier konstant
=> c = c1 = c2.
m = Masse der Körpers (hier die Luft)
-> bleibt hier auch konstant
=> m = m1 = m2
deltaT = Temperaturdifferenz
-> T0 = 0 K (Kelvin)
-> T1 = 273,15 K (entspricht 0°C)
-> T2 ist unbekannt
=> deltaT1 = T1 - T0 = 273,15 K
=> deltaT2 = T2 - T0
Q = Wärmeenergie
-> Q1 und Q2 sind unbekannt
-> Q1/Q2 = 2 (da Q2 halb so viel wie Q1 ist.)
------------RECHNUNG--------------
Aus Q1/Q2 = 2 ergibt sich:
(c * m * detlaT1)/(c * m * deltaT2) = 2
c umd m kürzen sich raus:
deltaT1 / deltaT2 = 2
Umstellen:
deltaT2 = deltaT1 / 2
Aus deltaT2 = T2 - T0 folgt:
T2 - T0 = deltaT1 / 2
Umstellen:
T2 = deltaT1 / 2 + T0
Einsetzen:
T2 = 273,15 K / 2 + 0 K
Daraus folgt:
T2 = 136,575 K; enstpricht -136,575°C
------------ERGEBNIS--------------
Damit wäre mathematisch/physikalisch bewiesen, dass es -136,575°C hat, wenn es bei anfänglichen 0°C halb so warm wird.
Wenn man die Wörter wie oben wieder vertauscht, lautet die Antwort:
Nein, da es bei doppelter Kälte dann -136,575°C haben wird.
Verdoppeln oder halbieren lässt sich jeder mathematischer Wert. Da wir auch bei der Temperatur jeweils einen mathematischen Wert haben, lässt sich dieser auch halbieren oder verdoppeln.
Ein Wert setzt sich also nicht nur aus der zählbaren Anzahl von Dingen (Äpfel, Birnen, Menschen, etc) zusammen, sondern kann auch von Skalen abgelesen werden, die hierbei halt im Rahmen des Definitionsbereiches eine Zustandsänderung einer Sache festhalten/messen bzw den aktuellen Zustand einer Sache beschreiben.
Da solche Skalen aber auch definiert werden müssen, um mit ihnen dann mathematisch rechnen zu können, hat man bei der Temperatur z.B. für das gefrierende Wasser den Wert 0°C gesetzt, und für das kochende Wasser den Wert 100°C. Wenn man mit dieser Skala rechnet, dann beziehen sich die Ergebnisse auch immer auf das jeweilige Bezugssystem (hier flüssiges Wasser). Halbiert man dann 0°C, wird man auch 0°C erhalten. Sprich, man kann nicht mehr näher an den Gefrierpunkt des Wasser (definierte 0-Punkt) gelangen, wenn man bereits an diesem Punkt angelangt ist. Selbes gilt auch für den Siedepunkt. Verdoppelt man 100°C, dann liegt der neue Wert im Grunde außerhalb des Definitionsbereiches dieser Skala, da in dieser Skala nicht definiert ist, was außerhalb dieser Grenzen sein soll. Es gibt also kein flüssiges Wasser mit 150°C oder mehr noch.
Aber man kann diese Skala auch auf andere Zustände/Objekte beziehen. Also relativ zu flüssigem Wasser liegt die Temperatur von xY dort oder dort. Somit ist das aber nur noch eine relative Skala, keine absolute. Auch wenn die Skala bezogen auf flüssiges Wasser absolut ist.
Daher ist es hierbei auch essentiell, dass wir hier nicht mit flüssigem Wasser zu tun haben, sondern sehr wahscheinlich mit Luft. Daher trifft die Aussage, dass man bei doppelter Kälte immer noch eine 0°C warme Luft hätte, auch nicht zu. Da 0°C eben den Gefrierpunkt des Wasser wiederspiegelt. Luft aber gefriert nicht bei 0°C, oder würde bei 100°C sieden. Zudem ist der Gefrierpunkt von Wasser auch nicht gleich dem Energienullpunkt. Wenn man aber von Kälte bzw Wärme spricht, meint man damit die Wärmeenergie eines Objekts.
Halbe Wärme => halbe Wärmeenergie.
Die Celsius-Skala ist also nicht absolut, sondern relativ, und gibt auch keine Auskunft darüber, wann der Wärmeenergiegehalt eines Objekts gleich 0 ist (absoluter Energienullpunkt). Wenn man aber mit der absoluten Wärmeenergie rechnen will, muss man auch eine Skala dafür verwenden, in welcher eben dieser Energienullpunkt definiert ist. Im Bereich der Temperatur ist die Kelvin-Skala dazu geeignet, in welcher eben der absolute Energienullpunkt definiert ist.
Das selbe „Problem“ hat man ja auch bei der Geschwindigkeitsberechnung. Je nach Bezugsystem (Erde, Sonnensystem, Galaxie, etc) erhält man verschiedene Ergebnisse für ein und die selbe Sache. Um den Absolut-Wert zu erhalten, müsste man hierbei mit dem Mittelpunkt des Universum als 0-Punkt rechnen. Aber eine absolute Geschwindigkeit ist für irdische Dinge nicht relevant.
Damit sollte nun klar sein, dass man auch unzählbare Dinge sehr wohl halbieren als auch verdoppeln kann, und warum man im Bereich der Energie nicht mit der Celsius-Skala rechnen kann.