Hi,
ein Laie fragt 
Also, ich nehme mir einen ideal isolierten Behälter und fange an mit leerpumpen. Ich habe dazu natürlich die ideale Vakuumpumpe. Wenn ich nun jegliche Materie rausgepumpt habe (Strahlung kann ja nicht eindringen, da ich die ideale Isolierung habe), müßte doch im Behälter, sollte ich nun ein einzelnes Atom reinbringen, dieses Atom sofort erstarren (absolute Nullpunkttemperatur). Denkfehler dabei?
Gruß
André
Hallo,
wenn Du die absolute Isolierung hast, wie sollte dann das Atom seine Energie (Wie definiert man die Tempeatur eines einzelnen Atoms?) loswerden?
Ulrich
Hi André,
Temperatur kann man sich als kinetische Energie von Teilchen vorstellen.
Nun hast Du einen theoretisch leeren Raum (das es den auch theoretisch nicht gibt ist ein anderes Thema).
In diesen Raum gibts Du eine Teilchen (Atom) mit einer bestimmten kinetischen Energie.
Dieses Teilechen wechselwirkt mit der Wand des Behälters und zwar so lange, bis ein Gleichgewicht erreicht ist. Da das Teilchen dann immer noch eine endliche Energie hat, ist dessen Temperatur ungleich 0 K
soweit klar?
Gandalf
Hi!
Vielleicht durch Wärmestrahlung (elektromagnetische Wellen brauchen kein stoffliches Medium zur Ausbreitung)?
Das wäre meine Idee. MfG, Alex
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Die Frage ist nicht so laienhaft.
Für ein Atom ist der Begriff „Temperatur“ nicht definiert (genausowenig wie z.B. „Farbe“), denn das ist ein statistischer Begriff für viele Atome auf einmal. Vielmehr sind quantisierte Energieniveaus in dem Atom angeregt, oder nicht. Diese Energie kann das Atom über kurz oder lang nur als elektromagnetische Welle, bzw. als Photonen, abstrahlen.
Da Dein ideal isolierter Behälter diese Strahlen nicht rausläßt, befinden sich diese, als Photonen, zusammen mit dem Atom in dem Behälter, oder aber das Atom ist angeregt und keine Photonen sind da.
Das ganze befindet sich, gemäß der wunderbaren Quantenwelt, in einem mysteriösen Mischzustand, und Du kannst nicht wissen, was los ist, weil Du nicht reinschauen kannst. Sobald Du reinschaust, veränderst Du das System.
Das ganze ist nicht mal hypothetisch, sondern wurde experimentell ausprobiert. Suche mal unter dem Stichwort „Ein-Atom-Laser“.
Hier wurde der „Behälter“ sehr klein gemacht und heißt „Resonator“. Wenn er sehr klein ist, passen nur noch Photonen mit bestimmter Wellenlänge rein. Stimmt deren Energie nicht mit den Energieniveaus des Atoms überein, dann kann es seine Energie niemals abgeben.
Gruß
Moriarty
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Hallo,
ich glaube, sein Behälter war auch gegen Strahlung isoliert.
Ulrich
Hallo,
Für ein Atom ist der Begriff „Temperatur“ nicht definiert
(genausowenig wie z.B. „Farbe“), denn das ist ein
statistischer Begriff für viele Atome auf einmal.
Die Temperatur ist sehr wohl für ein einziges Teilchens definiert. Sie ist nämlich über die Entropie definiert und da man selbst verständlich auch für ein freies Teilchen in einem Kasten eine Entropie angeben kann, kann man auch ihm auch eine Temperatur zuordnen und erhält:
E = 3/2 k T
… also wie im falle eines idealen Gases mit N=1 Teilchen.
Gruß
Oliver
Hi,
diesen Fall stellen interstellare Gas"wolken" dar, die trotz einer Temperatur von z.t tausenden bis millionen Kelvin eine so geringe Materiedichte haben, dass wir auf der Erde immer noch von Hochvakuum sprechen. Du würdest aufgrund der damit verbundenen geringen Energiedichte trotz der hohen Temperatur schön hartfrieren.
A.
Hi,
ich glaube, sein Behälter war auch gegen Strahlung isoliert.
Das Problem dabei: das geht nicht und gibt’s nicht; es gibt keine Spiegel, die in *allen* Wellenlängen 100% reflektieren.
Gruß,
Ingo
ist doch nur ein Gedankenexperiment 
Hallo,
du sprichst die Quantenwelt an, da ist natürlich alles anders. Mit dieser Betrachtungsweise könnte ich mir ein regelrechtes „Gewimmel“ in dem Behälter vorstellen. Also noch mal zum Mitschreiben. Wo nichts ist (in der Atomwelt), da ist auch keine Temperatur. Ist da was, so kann dies sehr „heiß“ sein, je nach Anregungszustand. Kann diese „Wärme“ irgendwie abgegeben werden, so bildet sich ein Mischzustand (z.B. auf einen Tankwagen voll kaltem Wasser tue ich einen Tropfen kochendes Wasser, die Gesamttemperatur wird steigen, wenn auch nur rechnerisch). Bleibt diese „Wärme“ beim Atom (es bewegt sich nicht, sondern bleibt fest am Platz), so ist nur dieses Atom „heiß“.
Gruß
André
ist doch nur ein Gedankenexperiment
Aber kein hilfreiches, da es nichteinmal theoretisch möglich ist. Denn ein Strahlungsfeld hat man auch im Vakuum; und davon kann man immer die Temperatur angeben - was diejenige der Wände widerspiegeln wird.
Gruß,
Ingo
hallo!
also nochmal zum verstehen: vakuum und wärme haben zunächst nichts miteinander zu tun. hat man ein vakuum mit nichts drin, so gibt es darin physikalisch gesehen keine temperatur. hat man einen gegenstand in diesem vakuum, so hat dieser gegenstand auch ganz normal eine bestimmte temperatur. das vakuum an sich tut dem gegenstand nichts. das einzige was passiert ist, dass der körper auskühlt, das heißt er strahlt seine wärme an die umgebung ab etc. daher hat ein körper im all auf der sonnenseite eine recht hohe temperatur, im schatten eine sehr niedrige.
bringt man ein einzelnes atom ins vakuum (sofern das geht), so passiert also auch nicht viel, das atom gibt bei einem offenen system (nicht perfekt isoliert) nach und nach seine wärme ab.
es erstarrt also nicht spontan oder so ähnlich.
ich hoffe das hat dir geholfen!
gruss
sebastian
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
unendlich?
hat man ein vakuum mit nichts drin,
so gibt es darin physikalisch gesehen keine
Temperatur
Hmmm… also, wenn man sich streng an die Defintion der Temperatur hält schon:
1/T = dS/dE
T: Temp.
S: Entropie
E: Energie
Ein Vakuum ist ein vollständig bekannter Zustand, somit ist seine Entropie konstant Null.
Damit ist die rechte Seite obiger Defnitionsgleichung ebenfalls Null und damit die Temperatur unendlich.
Gerettet wird dieses „Paradoxon“ allerdings durch virtuelle Teilchen im Vakuum, somit ist sein Zustand doch nicht 100%ig bekannt und die Temperatur endlich.
Gruß
Oliver
Hitzeschild
hi,
ein Laie fragt
Also, ich nehme mir einen ideal isolierten Behälter und
fange an mit leerpumpen. Ich habe dazu natürlich die ideale
Vakuumpumpe. Wenn ich nun jegliche Materie rausgepumpt habe
(Strahlung kann ja nicht eindringen, da ich die ideale
Isolierung habe), müßte doch im Behälter, sollte ich nun ein
einzelnes Atom reinbringen, dieses Atom sofort erstarren
(absolute Nullpunkttemperatur). Denkfehler dabei?
wodurch entsteht die leckage?
gruß.
Die Reise ins Vakuum?
… oder so ähnlich hiess mal
ein sehr interessanter und tiefgreifender
Film zu diesem Thema.
Das Problem ist, dass „Vakuum“ gar nicht
so einfach zu beschreiben ist. Je leerer
der Raum wird, desto komplizierter wird
die Theorie.
Nehmen wir mal an, man könnte klassisch
mechanisch alle Luftteilchen aus einem Behälter
rauspumpen, was schon praktisch unmöglich ist.
Dann sind immer noch Licht-„Teilchen“ vorhanden,
die auch eine Temperatur tragen.
Also gut, selbst *wenn* man die Lichtteilchen
alle abblocken, rausfiltern oder sonstwie
verhindern könnte, gibt es immer noch
sogenannte Vakuumfluktuationen.
Die kommen daher, dass gemäß der Heisenbergschen
Unschärferelation aus dem absoluten Nichts
plötzlich für eine sehr kurze Zeit Teilchenpaare
oder seltener teilchentripel, quadrupel,…
entstehen können und fast sofort wieder verschwinden.
Dann gibts noch die quantentheoretische Nullpunktsenergie.
Ist der Raum nicht unendlich gross, dann kann
man berechnen, wie niedrig man niedrigstenfalls
die Energie in diesem Raum sein kann. Energie=Masse–>
es muessen wieder Teilchen drin sein. Sowas kann
sich zwar kein Mensch mehr vorstellen, aber
laut Quantentheorie ists halt so
Die Nullpunktsenergie als Bewegungsenergie
aufgeteilt auf die dabei notwendigen
energietragenden Teilchen wäre dann die
theoretisch niedrigste Temperatur, die ein
begrenzter Raum überhaupt annehmen kann. Je größer
der Raum, desto tiefer die theoretische
Minimaltemperatur.
Falls jemand den Film kennt, wäre ich sehr
für den Titel dankbar!!!
Gruss, Marco