würde eine cpu im weltall kühlung brauchen? [Archiv]

Monger

2006-05-17, 16:27:27

Ob-1[/POST]']Naja, nicht ganz richtig. CPUs funktionieren auch mit -80°C siehe Stickstoffkühlung. Allerdings würden sie garnicht ohne Heizung starten, da die Temperatur im Weltall alles supraleitend machen würde, oder?

- 80° ist ja auch noch nicht kalt. -200° ist kalt! ;)

Jeder Halbleiter ist unterhalb einer bestimmten Temperatur ein Isolator, und oberhalb ein Leiter. Durch Dotierung kann man diesen Bereich sehr zugunsten der elektrischen Schaltfähigkeit verändern, aber im Prinzip ist jeder Halbleiter immer noch temperaturempfindlich.

Das ist auch so ziemlich der wichtigste Grund, weshalb eine CPU nicht zu heiß werden darf. Das Silizium hält in aller Regel noch deutlich mehr aus, aber bei zu großer Hitze schließen sich die Schaltkreis kurz.

Fatality

2006-05-17, 16:31:34

Monger[/POST]']- 80° ist ja auch noch nicht kalt. -200° ist kalt! ;)

Jeder Halbleiter ist unterhalb einer bestimmten Temperatur ein Isolator, und oberhalb ein Leiter. Durch Dotierung kann man diesen Bereich sehr zugunsten der elektrischen Schaltfähigkeit verändern, aber im Prinzip ist jeder Halbleiter immer noch temperaturempfindlich.

Das ist auch so ziemlich der wichtigste Grund, weshalb eine CPU nicht zu heiß werden darf. Das Silizium hält in aller Regel noch deutlich mehr aus, aber bei zu großer Hitze schließen sich die Schaltkreis kurz.

es herrschen -265° da draußen.

onny

2006-05-17, 19:11:36

Fatality[/POST]']es herrschen -265° da draußen.

Eigentlich herschen dort ca. −273,15 °C.

Aquaschaf

2006-05-17, 19:16:24

Mal abgesehen davon, dass eine normale CPU sowieso nicht funktioniert wenn sie so viel Strahlung ausgesetzt wird.

Gast

2006-05-17, 19:19:22

Ob-1[/POST]']Und wie erklärst du mir das:Silizium ist kein Halb-Metall, oder? (selbst wenn es dotiert ist dürfte es keinen Unterschied machen) :wink:

Kupfer wird auch nicht zum Supraleiter, obwohl es ein guter Leiter ist. Und Halbleiter/Silizium bzw. CPUs werden generell nicht zum Supraleiter. Erst wenn ein Druck von über 10000 bar anliegt.

Trap[/POST]']Ja. Die Temperatur ist nicht das interessante, die abtransportierte thermische Energie ist wichtig. Wenn das nur über Strahlung funktionieren kann (keine Luft), kann nur sehr wenig Energie abtransportiert werden.

Wenn sich die CPU z.B auf einige Plusgerade aufgeheitzt hat, dann macht sich die Wärmestrahlung bei einer Temperaturdifferenz von über 200 k sehr deutlich bemerkbar. Raumanzüge sind nicht umsonst wärmeisoliert. Dewargefäße und andere Dinge sind nicht umsonst verspiegelt, obwohl sie unter hohem Vakuum stehen.

Gast

2006-05-17, 19:20:50

onny[/POST]']Eigentlich herschen dort ca. −273,15 °C.

Pysikalisch gar nicht möglich, totaler Quatsch.

Gast

2006-05-17, 19:23:02

http://de.wikipedia.org/wiki/Weltraum

z.Z : -270,425 °C

del_4901

2006-05-17, 19:56:04

Also Si ist eigendl. ein Heißleiter. Ab unter -50°C bis -70°C wirds kritisch, jeh nach Herstellungsprozess. (Achtung: Die Tempangaben der internen Sonde sind in diesem Bereich sehr ungenau, und wenn extern gemessen wird kann man locker 20 bis 30K im Core dazurechnen) Darunter gibt es keine Freien Ladungsträger mehr, und es ist "Ende im Gelände".
Nicht umsonnst sind die Halbleiter von Sonden klimatisiert. Eine Heizung schützt sie vor Unterkühlung, und Reflektorfolie schützt die Chips vor Überhitzung durch Sonneneinstrahlung.
Es gibt durchaus auch Halbleiter die für andere Temperaturbereiche geeignet sind, diese sind aber (noch) gänzlich ungeeignet für die "CPU-Pressung".

Also zumind die CPUs die dort oben tätig sind werden "beheizt". Mit entsprechend großem Speicher und Oberfläche ließe sich vllt auch eine moderne CPU mit "Vakuum-Kühlung" betreiben. (mal abgesehen, das denen die Strahlung da oben gar nicht schmeckt)

Gast

2006-05-17, 20:52:12

Monger[/POST]']Eine CPU würde imho erstmal gar nicht anlaufen...

Viel zu kalt. Normale Halbleiter funktionieren nur bei Zimmertemperatur.Nein, die CPU wuerde ueberhitzen weil der thermische Wiederstand durch die geringe Dichte des Gases im Sonnensystem viel zu gross ist.

Coda

2006-05-17, 21:08:28

Ja, schon. Aber sie würde erst gar nicht funktionieren, weil Silizium bei den Temperaturen wohl kein Halbleiter mehr ist.

Kinman

2006-05-17, 21:23:27

Gast[/POST]']Nein, die CPU wuerde ueberhitzen weil der thermische Wiederstand durch die geringe Dichte des Gases im Sonnensystem viel zu gross ist.

Wärmeenergie geht aber auch über Wärmestrahlung davon. Obs ausreichen würde, kA

Coda

2006-05-17, 21:25:50

Wohl kaum, dann würde sie in Luft ja auch ohne Kühler laufen ;)

Gast

2006-05-17, 21:34:26

Coda[/POST]']Wohl kaum, dann würde sie in Luft ja auch ohne Kühler laufen ;)

Ja nur haben wir hier keine Temperaturdifferenzen von über 200 k, erst wenn die CPU verbrannt ist... Bei -270 °C zu 80 °C bzw. max CPU Temp. schaut es aber ganz anders aus.

Gast

2006-05-17, 21:43:25

Gast[/POST]']Ja nur haben wir hier keine Temperaturdifferenzen von über 200 k, erst wenn die CPU verbrannt ist... Bei -270 °C zu 80 °C bzw. max CPU Temp. schaut es aber ganz anders aus.
Die Intensität der Wärmestrahlung hängt nur von der Temperatur des strahlenden Körpers ab.

Coda

2006-05-17, 21:44:11

Gast[/POST]']Ja nur haben wir hier keine Temperaturdifferenzen von über 200 k, erst wenn die CPU verbrannt ist... Bei -270 °C zu 80 °C bzw. max CPU Temp. schaut es aber ganz anders aus.
Ich glaube Temperaturstrahlung ist unabhängig von der Temperaturdifferenz, lasse mich aber gerne eines besseren belehren.

harrypitt

2006-05-17, 21:58:16

Wie schon zuvor erwähnt ist es egal darüber zu philosophieren ob ein CPU im Weltall Kühlung braucht, denn selbst wenn die dotierten Halbleiter bei der Umgebenungstemperatur leiten würden (was sie meiner Meinung nach nicht tun werden) würde ein Prozessor mit modernen Herstellungsprozess immer fehlerhaft rechnen weil die kosmische Strahlung die Bits kippen lässt. Die NASA setzt auch aus diesem Grund auf relativ robuste Herstellungsprozesse bei Mikrochips.

Chris Lux

2006-05-17, 21:58:44

sagen wir mal die cpu läuft an. aber da da oben ein vakuum herrscht, durch was soll denn bitte die wärme abtransportiert werden. so sehr strahlt eine cpu nicht, dass dies als kühlung reichen würde.

Monger

2006-05-17, 22:06:39

Coda[/POST]']Wohl kaum, dann würde sie in Luft ja auch ohne Kühler laufen ;)

Ich frage mich, welchen Anteil die warme Luft an der CPU Temperatur hat.

Luft strahlt ja auch Wärme zurück. Deshalb könnte ich mir schon vorstellen, dass eine CPU im Vakuum allein durch die Wärmestrahlung einiges an Energie verliert. Mit einem ausreichend großen passiven Kühler müsste das in den Griff zu kriegen sein! :D

Aber die Frage ist ohnehin ziemlich hypothetisch. Wenn der Rechner im Schatten fliegt, wird er gleich mal auf -270° runtergekühlt. Kriegt er danach wieder Licht ab (und sagen wir mal, schon noch im inneren Sonnensystem), wird er sich wohl gleich auf weit über 100° aufheizen. Mal ganz abgesehen von der Strahlungsbelastung und gelegentlichen Sonnenwinden...

KEIN Material verträgt das Weltall besonders gut. Und so filigrane Strukturen wie Halbleiter laufen schon unter irdischen Bedingungen nicht gerade stabil. Ich wette, die NASA bezieht ihre Elektronik nicht gerade vom Media Markt...

Stone2001

2006-05-17, 22:40:43

Mal ne kleine Anmerkung von mir: Es gibt sehr wohl Halbleiter (bzw. integrierte Schaltkreise), die im Weltraum funktionieren. Die meisten von ihnen benötigen aber trotzdem eine Kühlung bzw. in Form von flüssigem Helium.

StefanV

2006-05-17, 22:49:54

Kleine Anmerkung:

Was glaubt ihr, warum die Nasa so scharf auf 8086, 286 und AFAIK auch noch 386er ist (486er ev. auch noch)??

586er nicht mehr, aktuelle CPUs könnens nimma brauchen!

Gast

2006-05-17, 22:55:16

StefanV[/POST]']Kleine Anmerkung:

Was glaubt ihr, warum die Nasa so scharf auf 8086, 286 und AFAIK auch noch 386er ist (486er ev. auch noch)??

586er nicht mehr, aktuelle CPUs könnens nimma brauchen!
Weil sie die als Ersatzteile für ihr teilweise schon mehrere Jahrzehnte altes Equipment brauchen?

Neomi

2006-05-17, 23:37:49

StefanV[/POST]']Was glaubt ihr, warum die Nasa so scharf auf 8086, 286 und AFAIK auch noch 386er ist (486er ev. auch noch)??

Logischerweise deshalb, weil die aufgrund ihrer gröberen Strukturen nicht so anfällig sind. Hinter einzelnen Bits sitzt da noch genug Saft, um sich nicht gleich durch ein wenig Strahlung aus der Bahn werfen zu lassen.

Madman123456

2006-05-18, 00:20:12

Wenn man mal diverse Probleme aussen vor lässt, die einen modernen Chip sofort ausser Funktion setzen würden, dann tauchen nur immer neue Probleme auf =)

Im All gibts zwar eine schweinekälte, aber auch keine wirkliche Wärmeableitung. Deswegen wird sich alles, was irgendwie heiss wird innerhalb von Sekunden 300° über der Aussentemperatur sein und sich immer weiter erhitzen. Was nun zuerst kommt, der Temperaturtot des Chips oder die Sprengung desselben durch den Temperaturunterschied aussen/innen weiss ich nicht.

Die Erweiterte Fragestellung nannte noch den Superkalten Planeten. Da stell ich mir sowas wie die Carl Sagan Vision vor, in der es auf diesen Arschkalten Planeten Meere aus flüssigem Methan gibt.

Auch hier gäbe es das Problem, das die Abwärme gleichmässig verteilt werden müsste. Je nachdem, welche Bedingungen sonst auf dem "superkalten Planeten" herrschen und wie kalt "superkalt" eigentlich ist, könnte man auch die Gasriesen in unserem System heranziehn. Hier gibts atmosphärische Bewegung, Die Wärme würde also auch durch was anderes als Strahlung abtransportiert werden können.

Legolas

2006-05-18, 00:32:32

StefanV[/POST]']Kleine Anmerkung:

Was glaubt ihr, warum die Nasa so scharf auf 8086, 286 und AFAIK auch noch 386er ist (486er ev. auch noch)??

586er nicht mehr, aktuelle CPUs könnens nimma brauchen!

Es kommen auch extra strahlungsresistente PPC Derivate zum Einsatz; afaik vom G3 abgeleitet, also durchaus nicht sooo unmodern.

del_4901

2006-05-18, 01:17:17

Es kommt drauf an wo die NASA die Chips einsetzt. In der ISS kommen sogar schon (wieder^^) moderne P3's zum einsatz. Aber bei allem was außerhalb des schützenden Erdmagnetfeldes fliegt findet man 16biter mit ca. 20Mhz.

http://www.bernd-leitenberger.de/computer-raumfahrt3.html

Legolas

2006-05-18, 01:34:26

AlphaTier[/POST]']Es kommt drauf an wo die NASA die Chips einsetzt. In der ISS kommen sogar schon (wieder^^) moderne P3's zum einsatz. Aber bei allem was außerhalb des schützenden Erdmagnetfeldes fliegt findet man 16biter mit ca. 20Mhz.

http://www.bernd-leitenberger.de/computer-raumfahrt3.html

Scroll doch mal bis RAD750 runter, der wird auch in Raumsonden eingesetzt und ist etwas schneller als 20Mhz. Ist aber wohl noch ein recht neues Produkt.

Legolas

2006-05-18, 01:40:32

ups sry

Chris Lux

2006-05-18, 08:40:50

Madman123456[/POST]']Im All gibts zwar eine schweinekälte, aber auch keine wirkliche Wärmeableitung. Deswegen wird sich alles, was irgendwie heiss wird innerhalb von Sekunden 300° über der Aussentemperatur sein und sich immer weiter erhitzen. Was nun zuerst kommt, der Temperaturtot des Chips oder die Sprengung desselben durch den Temperaturunterschied aussen/innen weiss ich nicht.
genau mein punkt von oben. nichts ist da draussen, was die wärme ableiten kann.

Gast

2006-05-18, 09:20:47

Chris Lux[/POST]']genau mein punkt von oben. nichts ist da draussen, was die wärme ableiten kann.

Da draussen ist jede Menge freier Raum, in den die Wärmestrahlung abgeleitet wird.

Coda

2006-05-18, 09:37:55

Wärmestrahlung reicht aber nicht aus, sonst würde das Ding auch auf der Erde ohne Kühler laufen. Wurde doch schon gesagt.

Gast

2006-05-18, 09:40:40

Gast[/POST]']Da draussen ist jede Menge freier Raum, in den die Wärmestrahlung abgeleitet wird.

Äh, bei -273° brauch ich keine Wärme ableiten, die Teilchen erstarren sofort.

Elrood

2006-05-18, 10:13:33

Madman123456[/POST]']
Im All gibts zwar eine schweinekälte, aber auch keine wirkliche Wärmeableitung. Deswegen wird sich alles, was irgendwie heiss wird innerhalb von Sekunden 300° über der Aussentemperatur sein und sich immer weiter erhitzen. Was nun zuerst kommt, der Temperaturtot des Chips oder die Sprengung desselben durch den Temperaturunterschied aussen/innen weiss ich nicht.

Es gibt aber die Wärmestrahlung! Die ist Unabhängig vom Vorhandensein der Luft.

Wäre schlimm wenns nicht so wäre..wie sollte sonst die Wärme der Sonne zu uns kommen?!

Monger

2006-05-18, 10:23:04

Coda[/POST]']Wärmestrahlung reicht aber nicht aus, sonst würde das Ding auch auf der Erde ohne Kühler laufen. Wurde doch schon gesagt.

Und wie ich schonmal gesagt habe (ohne dass du darauf eingegangen wärst): ich bin mir nicht sicher, was für eine Rolle die Luft bei der Erhitzung spielt. Luft ist ein hervorragender Wärmeisolator.

Chris Lux

2006-05-18, 10:49:55

Elrood[/POST]']Wäre schlimm wenns nicht so wäre..wie sollte sonst die Wärme der Sonne zu uns kommen?!
JESUS...
überleg mal was du da schreibst. die wärme entsteht durch die sonnenstrahlen/licht. die treffen hier auf objekte/erde und erwärmen diese.

#44

2006-05-18, 11:00:10

Der cpu strahlt einfach zu wenig wärme ab, als das er ohne (vergleichsweise riesigen) passiven kühler im All betrieben werden könnte. (darauf basieren auch thermoskannen (vakuumisolation), kaum wärmestrahlung bei viel größerer oberfläche der "innenkanne" verglichen mit einer cpu; schon das dies möglich ist beweist das strahlung kein relevanter kühlfaktor ist)

Da draussen ist jede Menge freier Raum, in den die Wärmestrahlung abgeleitet wird.

temperatur ist physikalisch nichts anderes als "schwingung/bewegungsgeschwindigkeit" von atomen. im all hat man 10 atome/moleküle pro m³ (auf die zahl nagel ich mich mal nicht fest) was soll da also wärme ableiten? es ist da auch nur so kalt weil eben relativ wenig energie (licht) von den 10 atomen aufgenommen werden kann (kaum/keine angriffsfläche). 10 atome können auch keine cpu kühlen... die müssten sie da erstmal berühren, selbst dann ist die aufnahmefähigkeit viel zu begrenzt ;)

@Elrood lichtstrahlen (oder quanten) werden erst beim auftreffen auf festkörpern zu (rein thermischer)energie

€dit: hab ich jetzt nen preis für die schöne erklärung verdient? ;D

Elrood

2006-05-18, 13:03:48

Chris Lux[/POST]']JESUS...
überleg mal was du da schreibst. die wärme entsteht durch die sonnenstrahlen/licht. die treffen hier auf objekte/erde und erwärmen diese.

Überleg Du lieber was Du schreibst! Meinst Du das hat Auswirkungen auf die Temperatur der 12 lichtminuten entfernten Sonne? (und darum gehts ja bei der CPU)
Die Energie ist erstmal weg! Was die Umgebung damit macht ist völlig gleichgültig. Wenn kein Körper da ist um erwärmt zu werden, ist das nicht das Problem der Wärmestrahlung, die ist trotzdem da! :P

joe kongo

2006-05-18, 13:30:22

Falls ich richtig in eine Formel einsetzen kann strahlt 1m2 schwarzer Strahler
mit 30 Grad Celsius grob 480 Watt ab. Also für die Fläche einer CPU etwas wenig.

#44

2006-05-18, 13:39:33

Elrood[/POST]']Überleg Du lieber was Du schreibst! Meinst Du das hat Auswirkungen auf die Temperatur der 12 lichtminuten entfernten Sonne?

lichtstrahlen sind "leicht" anderst als wärmestrahlung, du behauptetst die wärme auf der erde entsteht durch wärmeabstrahlung der sonne... wie sollte sonst die Wärme der Sonne zu uns kommen?! und das IST blödsinn. die entsteht da lichtstrahlung die auf feste materie trifft energie freisetzt.

Elrood[/POST]']
Die Energie ist erstmal weg! Was die Umgebung damit macht ist völlig gleichgültig. Wenn kein Körper da ist um erwärmt zu werden, ist das nicht das Problem der Wärmestrahlung, die ist trotzdem da! :P

richtig

NUR: siehe beispiel thermoskanne: die wärmestrahlung ist SO gering das eine thermoskanne (vakuumisoliert) noch nach stunden keine 20° temp. verloren hat -> ÄUßERST SCHLECHTE KÜHLUNG

aber anscheinend hast du mein vorheriges posting irgendwie nicht gelesen... sonst müsstest du das bemerkt haben

Gast

2006-05-18, 13:45:44

NUR: siehe beispiel thermoskanne: die wärmestrahlung ist SO gering das eine thermoskanne (vakuumisoliert) noch nach stunden keine 20° temp. verloren hat -> ÄUßERST SCHLECHTE KÜHLUNG

Naja, ne Thermoskanne ist aber auch verspiegelt ;)

Elrood

2006-05-18, 13:47:29

#44[/POST]']
@Elrood lichtstrahlen (oder quanten) werden erst beim auftreffen auf festkörpern zu (rein thermischer)energie

Es gibt 3 Arten der Wärmeübertragung:

- Wärmeleitung (gleicher Stoff, bspw. Löffel im Kaffee)
- Wärmeströmung/fluss (was wir bei unseren CPU Lüftern einsetzen)
- Wärmestrahlung (Energie, bedarf KEINES Mediums)

Letztere ist die um die es hier geht, da Vakuum. Wie gesagt, sie bedarf keines Mediums, kann aber geblockt werden zum Beispiel durch die Ozonschicht oder noch dichtere (feste) Stoffe.

Das man dazwischen keine Wärme registrieren kann ist in etwas so als ob ich frage: "Wenn ein baum umfällt und keiner ist da um es zu hören, gibt es einen Knall?" Mit der Wärmestrahlung ist es ähnlich. Die Energie ist da und kommt auch irgendwo her. Nämlich aus der Wärme der CPU.

@44: hab ich echt überlesen gehabt. Aber der Gast über mir hat recht. Die Wärmestrahlung des Kaffees in der Thermoskanne wird geblockt bzw. zurückgeworfen. Und durch das Vakuum wid die Wärmeströmung verhindert.

44: "die entsteht da lichtstrahlung die auf feste materie trifft energie freisetzt"

Und ein Bild ensteht auch erst im Gehirn des Betrachters! Diese Argumentationslinie führt glaube ich zu nix.

ceed

2006-05-18, 13:59:59

wieso sollte das weltall ne temperratur haben? Wenn nix is gibs ja auch keine Temperatur, oder?
So würde er einfach überhitzen... Wird ja durch die Luft gekühlt- dies dort nicht gibt und deswegen auch keine Temperatur hat die unter dem des Prozessors ist um ihn zu kühlen*!*
Strahlung? Glaub nicht das die einen einfluss hat- wird schon nicht so groß sein (Randbemerkung: es wird doch immer gesagt das die "komische Strahlung" durch das Magnetfeld der Erde abgelenkt wird. Gammastrahlung wird doch aber gar nicht durch magnetsiche Felder beeinflusst weil sie keine Polung hat..! kann mir das mal jemand erklären)
Außerdem würde die CPU ja auch durch die Sonne erwärmt werden (wenn grad eine in der Nähe ist)- will auf jedem fall behaupten das es nicht zu kalt ist...

PhAt Nico!

2006-05-18, 14:17:25

"kosmische Strahlung" (jedenfalls die die du meinst) ist keine Gammastrahlung (oder sonst eine Art von Licht) sondern Materie, die die Sonne ins Weltall schleudert. Diese Teilchen sind Ionen und damit elektrisch geladen.

Elrood

2006-05-18, 14:18:09

ceed[/POST]']wieso sollte das weltall ne temperratur haben? Wenn nix is gibs ja auch keine Temperatur, oder?
So würde er einfach überhitzen... Wird ja durch die Luft gekühlt- dies dort nicht gibt und deswegen auch keine Temperatur hat die unter dem des Prozessors ist um ihn zu kühlen*!*
Strahlung? Glaub nicht das die einen einfluss hat- wird schon nicht so groß sein (Randbemerkung: es wird doch immer gesagt das die "komische Strahlung" durch das Magnetfeld der Erde abgelenkt wird. Gammastrahlung wird doch aber gar nicht durch magnetsiche Felder beeinflusst weil sie keine Polung hat..! kann mir das mal jemand erklären)
Außerdem würde die CPU ja auch durch die Sonne erwärmt werden (wenn grad eine in der Nähe ist)- will auf jedem fall behaupten das es nicht zu kalt ist...

Dächte die kosmische Strahlung verliert vieles Ihrer Power in unserer Atmosphäre. Zumindest hat sie Probleme Stoffe zu durchdringen.

BlackBirdSR

2006-05-18, 14:20:21

ceed[/POST]']wieso sollte das weltall ne temperratur haben? Wenn nix is gibs ja auch keine Temperatur, oder?

Strahlung? Glaub nicht das die einen einfluss hat- wird schon nicht so groß sein (Randbemerkung: es wird doch immer gesagt das die "komische Strahlung"

Wieso sollte das Weltall keine Temperatur haben?
Temperatur ist auch nur eine Funktion der Energie eines Körpers.

Am Anfang war es nunmal verdammt heiß im Universum (wenn der Anfang so ausgesehen hat), da die Energie auf einen sehr kleinen Raum konzentriert war.
Mit der Ausdehnung des Raums nahm die Energiedichte und Temperatur ab.

Heute ist davon eben genau jene kosmische Hintergrundstrahlung übrig. Und diese beträgt irgendwas mit 3°K.
Keine Ahnung wieviel momentan genau. Irgendwo im Thread gabs einen Wiki Link dazu.

Elrood

2006-05-18, 14:23:05

BlackBirdSR[/POST]']Wieso sollte das Weltall keine Temperatur haben?
Temperatur ist auch nur eine Funktion der Energie eines Körpers.

Am Anfang war es nunmal verdammt heiß im Universum (wenn der Anfang so ausgesehen hat), da die Energie auf einen sehr kleinen Raum konzentriert war.
Mit der Ausdehnung des Raums nahm die Energiedichte und Temperatur ab.

Heute ist davon eben genau jene kosmische Hintergrundstrahlung übrig. Und diese beträgt irgendwas mit 3°K.
Keine Ahnung wieviel momentan genau. Irgendwo im Thread gabs einen Wiki Link dazu.

Die Frage sollte besser lauten "Wieso sollte ein Körper keine Temperatur haben?"

Weltall sind auch wir. Und das worum es geht ist ja das Vakuum (welches keines ist) Im theorethischen Vakuum gibt es natürlich keine Temparatur, bestenfalls Wämestrahlung. :D

#44

2006-05-18, 14:41:59

Elrood[/POST]']Es gibt 3 Arten der Wärmeübertragung:

- Wärmeleitung (gleicher Stoff, bspw. Löffel im Kaffee)
- Wärmeströmung/fluss (was wir bei unseren CPU Lüftern einsetzen)
- Wärmestrahlung (Energie, bedarf KEINES Mediums)

Letztere ist die um die es hier geht, da Vakuum. Wie gesagt, sie bedarf keines Mediums, kann aber geblockt werden zum Beispiel durch die Ozonschicht oder noch dichtere (feste) Stoffe.

stand ausser frage :|

Elrood[/POST]']
Das man dazwischen keine Wärme registrieren kann ist in etwas so als ob ich frage: "Wenn ein baum umfällt und keiner ist da um es zu hören, gibt es einen Knall?" Mit der Wärmestrahlung ist es ähnlich. Die Energie ist da und kommt auch irgendwo her. Nämlich aus der Wärme der CPU.

klar kann man sie dazwischen registrieren O_o wärmestrahlung kann, sofern vorhanden, immer irgendwie wahrgenommen werden.
ich versteh nicht auf was die argumentation ausgerichtet ist... ich habe nie behauptet das die cpu nicht strahlt... NUR das es einfach ZU WENIG ist.
(und natürlich das die sonne uns eben nicht mit wärmestrahlung aufheizt... sondern das licht mit seiner energie; und das licht != wärmestrahlung)

Elrood[/POST]']
@44: hab ich echt überlesen gehabt. Aber der Gast über mir hat recht. Die Wärmestrahlung des Kaffees in der Thermoskanne wird geblockt bzw. zurückgeworfen. Und durch das Vakuum wid die Wärmeströmung verhindert.

eeehm und die verspiegelung wird nicht warm und strahlt somit selbst auch nicht? O_o
das wärmeströmung und leitung durch eine fehlende zwischenschicht ausfallen ist mir auch klar.

Elrood[/POST]']
Und ein Bild ensteht auch erst im Gehirn des Betrachters! Diese Argumentationslinie führt glaube ich zu nix.
die materie die man warnimmt war trozdem vorher da. genauso wie das licht das die wärme auslöst.
entweder ich versteh schon wieder was nicht oder es ergibt keinen sinn.

Die Frage sollte besser lauten "Wieso sollte ein Körper keine Temperatur haben?" auf die gefahr hin wieder irgendwas nicht verstanden zu haben: du vergleichst tatsächlich allen ernstes das all mit statistischen 10 teilchen/m³ mit einem festkörper mit MILLIARDEN teilchen/dm³?

Chris Lux

2006-05-18, 15:04:35

EOT für mich. so sinnlose sachen, die hier geschrieben werden. so einen dünnen mist kann man nicht mal mit physik grundkurs begründen.

EOT for me

Elrood

2006-05-18, 15:06:47

#44[/POST]']
klar kann man sie dazwischen registrieren O_o wärmestrahlung kann, sofern vorhanden, immer irgendwie wahrgenommen werden.
ich versteh nicht auf was die argumentation ausgerichtet ist... ich habe nie behauptet das die cpu nicht strahlt... NUR das es einfach ZU WENIG ist.
(und natürlich das die sonne uns eben nicht mit wärmestrahlung aufheizt... sondern das licht mit seiner energie; und das licht != wärmestrahlung)

Hab ich Wärmestrahlung gesagt? Wärme != Wärmestrahlung (das meine ich mit dem Bild und dem Gehirn)

#44[/POST]']
eeehm und die verspiegelung wird nicht warm und strahlt somit selbst auch nicht? O_o
das wärmeströmung und leitung durch eine fehlende zwischenschicht ausfallen ist mir auch klar.

man müsste so eine Kanne mal aufmachen. ;)

#44[/POST]']
die materie die man warnimmt war trozdem vorher da. genauso wie das licht das die wärme auslöst.
entweder ich versteh schon wieder was nicht oder es ergibt keinen sinn.

siehe oben: hier wird zusehr Strahlung und Wärme verwechselt. Daher die konfuse Situation.

#44[/POST]']
auf die gefahr hin wieder irgendwas nicht verstanden zu haben: du vergleichst tatsächlich allen ernstes das all mit statistischen 10 teilchen/m³ mit einem festkörper mit MILLIARDEN teilchen/dm³?

Ohne eine eindeutige Definition wird das hier alles nix. "Weltall, Vakuum, Teilchen..." Deswegen wollte ich das nochmal klarstellen.

Ich vergleiche diese, da sie immernoch mehr gemein haben, als mit dem (theoretischen) Vakuum. Über das reden wir hier doch die ganze Zeit, obwohl es das im interstellaren Raum (das meinte wohl BlackbirdSR) nicht gibt. Daher auch die Möglichkeit! einer Restwärme. Die Möglichkeit (2 bis 3 Kelvin) wäre ohne Teilchen nicht gegeben!

Ok soweit?

Oki, habe verstanden Du sagst das die Wärmestrahlung allein zu schwach ist. Hmm..ok..keine Ahnung ob dem so ist. Hast du irgendwelche Hinweise darauf? Bitte nicht wieder die Thermoskanne bemühen. ;)

#44

2006-05-18, 15:14:12

Rechnerischer beweis: http://de.wikipedia.org/wiki/Stefan-Boltzmann-Gesetz

P = 5,67x10^-8 x oberfläche x (temp in k)^4
unser prozi ist nun 5x5 cm = 50 cm² (einmal oben 25 und einmal unten, seiten werden vernachlässigt da in echt NOCH weniger fläche strahlt; er ist utopische 80°C warm)
P = 5,57x10^-8 x 1/200 m² x 353^4
P = 4,5 W (IDEALISIERT!!!)

da das bei einer aktuellen cpu absolut unausreichend ist -> geht nicht -> ja sie braucht kühlung
einverstanden?

Elrood

2006-05-18, 15:19:05

#44[/POST]']Rechnerischer beweis: http://de.wikipedia.org/wiki/Stefan-Boltzmann-Gesetz

P = 5,67x10^-8 x oberfläche x (temp in k)^4
unser prozi ist nun 5x5 cm = 50 cm² (einmal oben 25 und einmal unten, seiten werden vernachlässigt da in echt NOCH weniger fläche strahlt; er ist utopische 80°C warm)
P = 5,57x10^-8 x 1/200 m² x 353^4
P = 4,5 W (IDEALISIERT!!!)

da das bei einer aktuellen cpu absolut unausreichend ist -> geht nicht -> ja sie braucht kühlung
einverstanden?

Cool Danke. Wieder was dazu gelernt. ;)
Bin einverstanden.

littlejam

2006-05-18, 15:57:32

BlackBirdSR[/POST]']Wieso sollte das Weltall keine Temperatur haben?
Temperatur ist auch nur eine Funktion der Energie eines Körpers.

Eben, ein Körper hat eine Temperatur.
Das Weltall ist aber kein Körper. Wie willst du eine Teilchenbewegung ohne Teilchen realisieren?
Das Bisschen Helium und die kleine Strahlung beeinflussen die Temperatur eines so großen Körpers wie einer CPU kaum.

Ich vermute, die CPU wird entweder nicht laufen, weil sie zu kalt ist oder sehr schnell überhitzen wenn sie läuft.

Gruß

BlackBirdSR

2006-05-18, 16:51:54

Bokill

2006-05-18, 17:09:53

littlejam[/POST]']Eben, ein Körper hat eine Temperatur.
Das Weltall ist aber kein Körper. Wie willst du eine Teilchenbewegung ohne Teilchen realisieren?
Das Bisschen Helium und die kleine Strahlung beeinflussen die Temperatur eines so großen Körpers wie einer CPU kaum.

Ich vermute, die CPU wird entweder nicht laufen, weil sie zu kalt ist oder sehr schnell überhitzen wenn sie läuft.

Gruß Wenn das All kein "Körper" ist, wie ist dann unsere Existenz überhaupt zu erklären?

Zwar ist im All für unsere Verhältnisse ein Hochvakuum, aber noch lange nicht Materiefrei. Zudem bewegen sich Satelliten mit hohen Geschwindigkeiten durch das All. So kann zum einen Kinetisch (als Teilchen) Wärme übergeben werden, aber es reicht schon aus, dass schlichte Wärmestrahlung abgegeben wird ... und Infrarot kann sehr wohl auch im Weltall abgegeben werden.

Aus einem ganz anderen Grund wird eine CPU im All kaum Wärme produzieren, es ist stromfressend.

Beispiele mit einem P4 sind daher ziemlich irreal. In der Regel sind das eher MIPS, ARM, PowerPC CPUs und davon nur die ausgesprochenen Low-Power CPUs. Wenn es geht sind die zudem auch explizit für extreme Umgebungen entwickelt worden SOI Technologie ist da unter anderem ein Mittel der Wahl zum "Härten" einer CPU gegen Röntgen- und Teilchenstrahlung.

MFG Bobo(2006)

Coda

2006-05-19, 01:41:35

Monger[/POST]']Und wie ich schonmal gesagt habe (ohne dass du darauf eingegangen wärst): ich bin mir nicht sicher, was für eine Rolle die Luft bei der Erhitzung spielt. Luft ist ein hervorragender Wärmeisolator.
Das Vakuum ist der beste Wärmeisolator ;)

peanball

2006-05-19, 18:33:57

Stone2001[/POST]']Mal ne kleine Anmerkung von mir: Es gibt sehr wohl Halbleiter (bzw. integrierte Schaltkreise), die im Weltraum funktionieren. Die meisten von ihnen benötigen aber trotzdem eine Kühlung bzw. in Form von flüssigem Helium.
Bei der Führung bei EADS haben se mir erzählt, das wäre beim Infrarotsensor eines Weltraumteleskops so. Damit dieser noch feinste Infrarotstrahlung (= Wärmestrahlung) wahrnehmen kann, muss der Sensor extrem gekühlt werden.
Ist der Flüssig-Heliumtank mal leer, wird der Satellit wertlos.

Wishnu

2006-05-19, 19:27:40

Coda[/POST]']Das Vakuum ist der beste Wärmeisolator ;)

Jup, denn da ist ja nix, an das man Energie (in Form von kinetischer Energie) "abgeben" könnte. ;)

(del)

2006-05-19, 20:12:50

http://de.wikipedia.org/wiki/Vakuumw%C3%A4rmed%C3%A4mmung

AnPapaSeiBua

2006-05-19, 20:30:35

Gast[/POST]']Kupfer wird auch nicht zum Supraleiter, obwohl es ein guter Leiter ist.

Komisch, dass aktuelle MR-Scanner Kupfer als Supraleiter verwenden...

HbKane

2006-05-20, 16:15:21

;D ;D

Lol. Das ist ja mal eine geilei Diskussion...

omg.

Gast

2006-05-20, 22:29:58

AnPapaSeiBua[/POST]']Komisch, dass aktuelle MR-Scanner Kupfer als Supraleiter verwenden...

Das ist wirklich komisch, denn Kupfer ist kein Supraleiter.

" Normale Leiter wie Kupfer oder Gold gehören nicht dazu, ebenso wenig Eisen oder Nickel."

http://xfelinfo.desy.de/de/supraleitung-definition/1/index.html

Bokill

2006-05-20, 22:51:12

Gast[/POST]']Das ist wirklich komisch, denn Kupfer ist kein Supraleiter.

" Normale Leiter wie Kupfer oder Gold gehören nicht dazu, ebenso wenig Eisen oder Nickel."

http://xfelinfo.desy.de/de/supraleitung-definition/1/index.html Supraleitung ist ein Phänomen was schlagartiges Verschwinden des elektischen Widerstandes unterhalb einer bestimmten Temperatur beschreibt.

Bei metallischen Leitern ist das naturgemäss deutlich leichter als bei anderen Leitern. Auch wenn Kupfer dort nicht gelistet wird, so bleibt Kupfer weiterhin ein sehr guter Leiter. Und bei Metallen ist es so, dass je tiefer die Temperatur ist, die Leitfähigkeit besser ist ... bei Halbleitern wie Silizium ist es genau umgekehrt.

Spezielle Keramiken zeigten aber das paradoxe Verhalten, dass sie eben unterhalb bestimmter Temperaturen plötzlich Supraleitende Eigenschaften zeigten ... das hatte man in den 80igern bis damals so nicht erwartet.

AnPapaSeiBua

2006-05-21, 08:42:49

Gast[/POST]']Das ist wirklich komisch, denn Kupfer ist kein Supraleiter.

" Normale Leiter wie Kupfer oder Gold gehören nicht dazu, ebenso wenig Eisen oder Nickel."

http://xfelinfo.desy.de/de/supraleitung-definition/1/index.html

Ok, da muss ich dir Recht geben. Und was lernt man daraus: Glaub nicht alles, was dir ein Siemens-Mitarbeiter sagt... War erst in Erlangen bei Siemens Medical, da hab ich gefragt, welches Material die für die Spule für das statische Magnetfeld verwenden. Antwort war Kupfer. Vielleicht hat er ja die Gradientenspule gemeint, da könnte ich mir das vorstellen.

Aber back to topic:
Ist schon irgendwie paradox: Da ist man in einer Umgebung, die ca. 3 K hat, und man hat Probleme, ein paar Watt wegzukühlen...
Zusammenfassend kann man sagen: Zuerst muss man die CPU heizen, damit sie überhaupt anläuft, und danach kann man sie nicht mehr kühlen.

Wie in aller Welt machen die das eigentlich bei Satelliten? Wenn ich da z. B. an einen Astra-Satelliten denke, so sendet der doch mit ca. 100 W. Da wird dann ja auch einiges an Verlustleistung entstehen. Das muss ja auch weggekühlt werden. Oder haben die so wenig Abwärme, also ohne Leistungsanpassung im Sendeteil?

Piffan

2006-05-22, 23:53:01

Selbstverständlich muss die thermische Energie letztlich durch Strahlung abgeführt werden. Durchaus nach der Formel von oben. Da wurde ja schon korrekt ausgerechnet, dass es bei einer Fläche von 5x5cm und 80 Grad schon an die 5 Watt sind. Wo ist jetzt das Problem? Wenn ich die Fläche auf 10x10 vergrößere, kann ich schon um die 20 Watt wegkühlen. Sollte für einen niedrig getakteten und weltraumfesten Prozessor, der ja auch einen geringen Leckstrom hat und somit sehr sparsam läuft, dicke reichen. Einen Prescott würde man ja auch kaum in der Raumfahrt nehmen. :D

Die Strahlung ist im All übrigens der EINZIGE Weg, die thermische Energie zu übertragen. Wir würden hier auf der Erde des Nachts erbärmlich schlottern, wenn wir nicht die CO2- Hülle hätten, die bremst nämlich die Wärmeabstrahlung ins All ein wenig. Dito die Wolkendecke, darum sind klare Nächte auch so kalt....

Piffan

2006-05-22, 23:56:00

AnPapaSeiBua[/POST]']

Wie in aller Welt machen die das eigentlich bei Satelliten? Wenn ich da z. B. an einen Astra-Satelliten denke, so sendet der doch mit ca. 100 W. Da wird dann ja auch einiges an Verlustleistung entstehen. Das muss ja auch weggekühlt werden. Oder haben die so wenig Abwärme, also ohne Leistungsanpassung im Sendeteil?

Es geht nur durch Strahlung, einen anderen Weg gibt es nicht. Vielleicht werden die Bauteile schweineheiß, oder die Strahlungskörper werden vergrößert. Es wäre ja ein eine Hybridkühlung möglich: Per Kühlkreislauf weg vom Sender rauf auf einen großen Passiv- Kühler, der einfach nur strahlt....die Fläche muss eben sehr groß sein. :|

Gast

2006-05-23, 09:28:43

Wie kommt ihr eigentlich auf die lustige Idee, im Weltraum würde überall die Temparatur von (roundabout) -270° C herrschen? Dem ist mitnichten so, jedenfalls wenn man sich innerhalb eines Sonnensystems oder in der Nähe anderer Körper befindet. Kein Astronaut, der je einen Spaziergang gemacht hat, musste mit seinem Raumanzug Temparaturen um den absoluten Gefrierpunkt trotzen...
Zwischen den Sonnensystemen siehts natürlich schon wieder anders aus, weil man da wirklich weit weg von allem ist.

Gast

2006-05-23, 13:03:50

Die Temperatur des Weltraums beträgt 2,725K.

http://de.wikipedia.org/wiki/Weltraum

Piffan

2006-05-23, 13:07:26

Es ist auch die Frage, auf welcher Seite vom Planeten oder vom Satelliten man die Temperatur misst. Die Seite, die der Sonne zugeneigt ist, wird sicher sehr viel wärmer sein als die abgewandte Seite......

Piffan

2006-05-23, 13:09:22

Gast[/POST]']Die Temperatur des Weltraums beträgt 2,725K.

http://de.wikipedia.org/wiki/Weltraum

Lesen heißt noch lange nicht verstehen..... :|

Es ist die MITTLERE Temperatur/Energiedichte......

Na, klingelt es? :naughty:

BlackBirdSR

2006-05-23, 13:11:44

Piffan[/POST]']Selbstverständlich muss die thermische Energie letztlich durch Strahlung abgeführt werden. Durchaus nach der Formel von oben. Da wurde ja schon korrekt ausgerechnet, dass es bei einer Fläche von 5x5cm und 80 Grad schon an die 5 Watt sind. Wo ist jetzt das Problem? Wenn ich die Fläche auf 10x10 vergrößere, kann ich schon um die 20 Watt wegkühlen. Sollte für einen niedrig getakteten und weltraumfesten Prozessor, der ja auch einen geringen Leckstrom hat und somit sehr sparsam läuft, dicke reichen. Einen Prescott würde man ja auch kaum in der Raumfahrt nehmen. :D

Und jetzt gehst du davon aus, dass die Wärme homogen über die ganze Fläche entsteht. Sie entsteht aber an lokal beschränkten Stellen. ALso brauche ich extrem große und effiziente Kühlerflächen, um die Wärme schnell genug abzutransportieren.
Ansonsten brennt mir mein Chip durch, egal wie groß meine Chipfläche eigentlich ist.

Piffan

2006-05-23, 13:37:34

BlackBirdSR[/POST]']Und jetzt gehst du davon aus, dass die Wärme homogen über die ganze Fläche entsteht. Sie entsteht aber an lokal beschränkten Stellen. ALso brauche ich extrem große und effiziente Kühlerflächen, um die Wärme schnell genug abzutransportieren.
Ansonsten brennt mir mein Chip durch, egal wie groß meine Chipfläche eigentlich ist.

Wo ist das Problem? Hybridkühlung (Konvektion mittels Kreislauf oder Heatpipe direkt am Die (so wie es ja hier auf der Erde üblich ist, :wink: ), nach der Zerstreuung der Wärme Abgabe über große Strahlungsflächen.

Es gibt schlichtweg keine andere Kühlung im All, nur die Strahlung ist praktikabel. Mittels Flüssiggas oder anderen Stoffen, die sich verflüchtigen, kann ich nicht sehr lange kühlen....

paul.muad.dib

2006-05-24, 18:19:31

Elrood hat die Sache mit der Wärmestrahlung ja schon gut beschrieben. Für einen ausreichenden Abtransport durch Wärmestrahlung spricht imho, dass die CPU im Weltraum ja keine Wärmestrahlung aufnimmt (der Netto-Verlust ist die Differenz aus Abstrahlen und aufnehmen).

Falls ich richtig in eine Formel einsetzen kann strahlt 1m2 schwarzer Strahler
mit 30 Grad Celsius grob 480 Watt ab. Also für die Fläche einer CPU etwas wenig

Wenn wir das mal als Basis nehmen, könnte es bei einer sparsamen CPU schon hinkommen. Wenn sie etwa 20W abführungen muss und 80° heiß werden darf ist schon noch ein wenig Spielraum da.

Gast

2006-05-25, 02:36:39

würde eine cpu im weltall kühlung brauchen?

eine Antwort:

Da die CPU und die Halbleitertechnik als Ganzes nicht im Weltall entwickelt wurden, sondern auf einem Planeten, wird es erforderlich sein, im Weltall planetare Verhältnisse zu schaffen, um den reibungslosen Betrieb eines terrestrischen Halbleiters zu ermöglichen.
D.h.: Im Zweifel wird man den Halbleiter mit einer umfassenden "Klimaanlage" ausstatten müssen, um zum einen die Temperatur, die durch plötzlich auftreffende Strahlung entsteht und zum anderen die Temperatur, die durch die Verlustleistung der CPU entsteht, zu kompensieren.

Viel gravierender dürfte jedoch die Frage sein, ob sich ein Halbleiter im Weltall überhaupt hinreichend gegen elektromagnetische und ionisiernde Strahlung wird abschirmen lassen. Das Militär setzt heute bereits elektromagnetische Impulse ein, um feindliche Elektronik außer Betrieb zu setzen. Ich möchte nicht wissen, was mit einem komplexen Halbleiter geschieht, der außerhalb des schützenden magnetischen und elektrischen Feldes der Erde auf einen solchen Impuls trifft.
Oder was passiert, wenn es auf der Platine (auf der die CPU zwangsläufig stecken wird) zu einer statischen Aufladung kommt...
Neben der Wärmdecke und dem Eisbeutel empfehle ich daher dringend noch einen großen Eimer 'Masse' einzupacken. (Einen Sack voll Elektronen habt ihr ja schon auf der Liste).

Meiner Meinung nach eignet sich die Halbleitertechnik überhaupt nicht für den Einsatz außerhalb der Erdatmosphäre. Grund: Es gibt da draußen zu wenig Atome und Elektronen. Man braucht daher kein Prophet zu sein, um einen Technologiewechsel in diesem Bereich vorauszuahnen. Wer weiß - vielleicht erleben wir ja noch alle den Schritt von der Elektronen-CPU hin zur Photonen-CPU. Strom wird auf der Erde immer teurer und ist im All erst recht unbezahlbar. Licht (Photonen) gibt es daneben sogar im All im Überfluss. - Man muß immer das nehmen, was da ist. Es wird nicht mehr lange dauern, bis jemand auf den Trichter kommt.

Xmas

2006-05-25, 14:59:47

Gast[/POST]']Meiner Meinung nach eignet sich die Halbleitertechnik überhaupt nicht für den Einsatz außerhalb der Erdatmosphäre. Grund: Es gibt da draußen zu wenig Atome und Elektronen. Man braucht daher kein Prophet zu sein, um einen Technologiewechsel in diesem Bereich vorauszuahnen. Wer weiß - vielleicht erleben wir ja noch alle den Schritt von der Elektronen-CPU hin zur Photonen-CPU. Strom wird auf der Erde immer teurer und ist im All erst recht unbezahlbar. Licht (Photonen) gibt es daneben sogar im All im Überfluss. - Man muß immer das nehmen, was da ist. Es wird nicht mehr lange dauern, bis jemand auf den Trichter kommt.
Dafür dass sie sich überhaupt nicht eignet, funktioniert die Halbleitertechnik in der Raumfahrt aber erstaunlich gut. :|
Welche Rolle spielt die Anzahl der Atome und Elektronen "da draußen"? Und was willst du mit den Photonen tun? In einen Sack packen und einsetzen wenn man gerade mal zufällig ne 1 braucht? Willkommen in Schilda.

Gast

2006-05-26, 17:27:08

Xmas[/POST]']Dafür dass sie sich überhaupt nicht eignet, funktioniert die Halbleitertechnik in der Raumfahrt aber erstaunlich gut. :|
Welche Rolle spielt die Anzahl der Atome und Elektronen "da draußen"? Und was willst du mit den Photonen tun? In einen Sack packen und einsetzen wenn man gerade mal zufällig ne 1 braucht? Willkommen in Schilda.

Die Halbleitertechnik findet in der Raumfahrt nur deshalb so starke Verwendung, weil sie sich auf der Erde im Bereich PC und Forschung durchgesetzt hat. Es war daher auf der Erde bislang nicht nötig, eine Alternative zur Halbleitertechnik zu entwickeln. Bislang scheint es für die Verantwortlichen auch bequemer zu sein, einfach einen Halbleiter in einer Kapsel mit erdähnlichen Temperaturverhältnissen ins All zu schiessen.

Daneben: Technolgiewechsel hat es schon in vielen Bereichen gegeben. Beispiel: Der Einsatz von Perflurkarbon als Atemluftersatz für den Menschen im Bereich militärische Kriegsführung und Medizin.

Und nun zu deiner Frage:
Welche Rolle spielt die Anzahl der Atome und Elektronen "da draußen"?
Antwort:
Eine sehr große: Elektronen halten sich bevorzugt in der Nähe von Atomkernen auf und werden gleichzeitig als "Treibstoff" für Halbleiter benötigt. Wenn man sich nun den "leeren Raum" zB. zwischen Erde und Mond betrachtet, fällt auf:
Es gibt sehr sehr wenige Atome und Elektronen "da draußen".

Demgegenüber ist der "leere Raum" zwischen Erde und Mond mit Photonen angefüllt. Darum leben Menschen wie ich in der Vorstellung, daß sich die Phototechnik eines Tages so weit fortentwickelt hat, daß man statt den dicken Elektronen in wärmeempfindlichen Halbleitern lieber Photonen durch Lichtfaserleitungen/Schaltkreise fließen lässt.

Da diese Vorstellung für dich ein Alptraum zu sein scheint (^Schilda), gehe ich mal davon aus, daß du aus dem Bereich Elektrotechnik stammst. Sobald halbleiterähnliche Schaltungen im Bereich der Phototechnik möglich werden, schlägt die Stunde der Physiker (und alle ET'ler dürfen umlernen).

Xmas

2006-05-26, 20:12:54

Gast[/POST]']Und nun zu deiner Frage:
Welche Rolle spielt die Anzahl der Atome und Elektronen "da draußen"?
Antwort:
Eine sehr große: Elektronen halten sich bevorzugt in der Nähe von Atomkernen auf und werden gleichzeitig als "Treibstoff" für Halbleiter benötigt. Wenn man sich nun den "leeren Raum" zB. zwischen Erde und Mond betrachtet, fällt auf:
Es gibt sehr sehr wenige Atome und Elektronen "da draußen".
Aha, und diese Elektronen müssen also erst aus der Umgebung aufgesammelt werden. :|

Demgegenüber ist der "leere Raum" zwischen Erde und Mond mit Photonen angefüllt. Darum leben Menschen wie ich in der Vorstellung, daß sich die Phototechnik eines Tages so weit fortentwickelt hat, daß man statt den dicken Elektronen in wärmeempfindlichen Halbleitern lieber Photonen durch Lichtfaserleitungen/Schaltkreise fließen lässt.

Da diese Vorstellung für dich ein Alptraum zu sein scheint (^Schilda), gehe ich mal davon aus, daß du aus dem Bereich Elektrotechnik stammst. Sobald halbleiterähnliche Schaltungen im Bereich der Phototechnik möglich werden, schlägt die Stunde der Physiker (und alle ET'ler dürfen umlernen).
Schilda -> Licht in Säcken sammeln. Nein, ich bin kein ETler, habe auch nichts gegen Phototechnik. Aber die Energie der Photonen kann man mit Photovoltaik auch in Stromkreisen nutzen. Was schwebt dir denn als Photonenspeicher vor?

Coda

2006-05-26, 20:18:59

Gast[/POST]']Die Halbleitertechnik findet in der Raumfahrt nur deshalb so starke Verwendung, weil sie sich auf der Erde im Bereich PC und Forschung durchgesetzt hat. Es war daher auf der Erde bislang nicht nötig, eine Alternative zur Halbleitertechnik zu entwickeln. Bislang scheint es für die Verantwortlichen auch bequemer zu sein, einfach einen Halbleiter in einer Kapsel mit erdähnlichen Temperaturverhältnissen ins All zu schiessen.

Daneben: Technolgiewechsel hat es schon in vielen Bereichen gegeben. Beispiel: Der Einsatz von Perflurkarbon als Atemluftersatz für den Menschen im Bereich militärische Kriegsführung und Medizin.

Und nun zu deiner Frage:
Welche Rolle spielt die Anzahl der Atome und Elektronen "da draußen"?
Antwort:
Eine sehr große: Elektronen halten sich bevorzugt in der Nähe von Atomkernen auf und werden gleichzeitig als "Treibstoff" für Halbleiter benötigt. Wenn man sich nun den "leeren Raum" zB. zwischen Erde und Mond betrachtet, fällt auf:
Es gibt sehr sehr wenige Atome und Elektronen "da draußen".

Demgegenüber ist der "leere Raum" zwischen Erde und Mond mit Photonen angefüllt. Darum leben Menschen wie ich in der Vorstellung, daß sich die Phototechnik eines Tages so weit fortentwickelt hat, daß man statt den dicken Elektronen in wärmeempfindlichen Halbleitern lieber Photonen durch Lichtfaserleitungen/Schaltkreise fließen lässt.

Da diese Vorstellung für dich ein Alptraum zu sein scheint (^Schilda), gehe ich mal davon aus, daß du aus dem Bereich Elektrotechnik stammst. Sobald halbleiterähnliche Schaltungen im Bereich der Phototechnik möglich werden, schlägt die Stunde der Physiker (und alle ET'ler dürfen umlernen).
:|
"Das ist so schrecklich, dass heute jeder Idiot zu allem eine Meinung hat. Ich glaube, das ist damals mit der Demokratie falsch verstanden worden: Man darf in der Demokratie eine Meinung haben, man muss nicht. Es wäre ganz wichtig, dass sich das mal rumspricht: Wenn man keine Ahnung hat, einfach mal Fresse halten."

Gast

2006-05-26, 21:43:02

Gast[/POST]']Wie kommt ihr eigentlich auf die lustige Idee, im Weltraum würde überall die Temparatur von (roundabout) -270° C herrschen? Dem ist mitnichten so, jedenfalls wenn man sich innerhalb eines Sonnensystems oder in der Nähe anderer Körper befindet. Kein Astronaut, der je einen Spaziergang gemacht hat, musste mit seinem Raumanzug Temparaturen um den absoluten Gefrierpunkt trotzen...
Zwischen den Sonnensystemen siehts natürlich schon wieder anders aus, weil man da wirklich weit weg von allem ist.

Um die Sache mal endgültig zu klären:

Außerhalb des Sonnensystems herrschen die mittleren Temperaturangaben von den ~ -270 °C. Innerhalb der Umlaufbahnen unserer Erde aber auf der Schattenseite ~ -150 °C und auf der Sonnenseite +150 °C. Hängt natürlich im großen Maße von der Enfternung der Sonne ab. Beim Pluto wäre es deutlich kälter.

OBrian

2006-05-26, 22:20:38

Strom wird auf der Erde immer teurer und ist im All erst recht unbezahlbar.Strom ist so ziemlich das einzige, was unbegrenzt zur Verfügung steht, jedenfalls wenn man sich noch halbwegs in der Nähe der Sonne befindet. Man muß ja nur ein paar Solarzellen hinklatschen und fertig. So gesehen eigentlich auch noch der billigste Teil, immerhin muß für jeden Müsliriegel ne halbe Tonne Raketentreibstoff verbraten werden, um ihn in den Orbit zu kriegen.

Wie in aller Welt machen die das eigentlich bei Satelliten? Wenn ich da z. B. an einen Astra-Satelliten denke, so sendet der doch mit ca. 100 W. Da wird dann ja auch einiges an Verlustleistung entstehen. Das muss ja auch weggekühlt werden. Oder haben die so wenig Abwärme, also ohne Leistungsanpassung im Sendeteil?Ergoogle mal ein beliebiges Bild der ISS und such darauf diese grauen zickzackförmigen Panele, das sind die Kühler. Bei einem Satelliten werden die wohl kleiner ausfallen, aber das Prinzip ist ja dasselbe.

Hellstaff

2006-05-26, 22:40:46

Interessante Diskussion

Wenn eine CPU kühlbar ist, braucht man einen Kühler mit großer Masse (-> Wärmekapazität) und Oberfläche, aber da dort keine Schwerkraft herrscht, werden die mobo Hersteller "etwas" schwerere Kühler erlauben *rofl*

Mfg

Hellstaff

haifisch1896

2006-05-27, 01:56:35

Reicht im Weltall denn nicht die Umgebungstemperatur, die weit unter 0°C ist?

][immy

2006-05-27, 11:37:30

hendrikhey[/POST]']Reicht im Weltall denn nicht die Umgebungstemperatur, die weit unter 0°C ist?

ist sie nicht unbedingt. je nachdem wie nah oder weit weg du von der sonne bist (oder von einem anderen stern) und ob du hinter oder vor einem planeten bist. danach richtet sich die temperatur. insgesamt soll die temperatur im gesamten weltraum etwa beim absoluten 0-punkt liegen, aber nicht innerhalb eines sonnen-systems.

aber das mit der kühlung wird einfach aus dem grund schwieriger, da du nur wenige atome finden wirst, die die wärme abtransportieren. zwar kühlt sich auch im weltraum alles ab, aber sehr sehr viel langsamer. auf der erde hast du ja sogut wie überall luft oder wasser, welche für die wärmeleitung genutzt werden.

die ernergie-quelle ist quasi unerschöpflich dank den photonen die überall rumpfitschen (selbst hinter planeten, auch wenn es dort nur relativ wenige gibt). das es funktioniert mit den photonen beweist z.B. der ionen-antrieb. anfangs sind die sateliten mit ionen-antrieb zwar sehr langsam, aber da die sateliten sogut wie nicht langsamer werden werden diese immer schneller und schneller, und sind derzeit die einzigen sateliten die überhaupt in der lage wären unser sonnensystem zu verlassen (auch wenn es sehr lange dauern würde).

Coda

2006-05-27, 12:42:39

hendrikhey[/POST]']Reicht im Weltall denn nicht die Umgebungstemperatur, die weit unter 0°C ist?
Nein. Das spielt im Weltall eigentlich gar keine Rolle, da das Vakuum die normale Wärmeleitung komplett isoliert. Die Wärmestrahlung ist unabhängig von der Umgebungstemperatur.

Wurde auch schon ein paarmal erklärt.

Bokill

2006-05-27, 14:02:43

Hellstaff[/POST]']Interessante Diskussion

Wenn eine CPU kühlbar ist, braucht man einen Kühler mit großer Masse (-> Wärmekapazität) und Oberfläche, aber da dort keine Schwerkraft herrscht, werden die mobo Hersteller "etwas" schwerere Kühler erlauben *rofl*

Mfg

Hellstaff Die Masse ist nicht notwendig. Die Wärmekapazität ist da sogar hinderlich (die ist dann so etwas wie ein Wärmespeicher).

Im Weltall braucht man lediglich grosse Flächen, die die anfallende Wärme (Infrarotstrahlung) darüber abgeben können.

Satelliten im Geoststionären Erdorbit haben aber eher das Problem, dass durch die Sonneinstrahlung lokal Überhitzungen auftreten können.

Schon von daher ist die Eigenrotation derartiger Satelliten nicht nur gut für die Stabilität der Umlaufbahn, sondern bewirkt eine gleichmässige Oberflächentemeperatur auf dem Satelliten. Dadurch gibt es kaum an der Oberfläche Stellen, die übermässig heiss werden durch die Sonnenenstrahlung.

MFG Bobo(2006)

Hellstaff

2006-05-27, 20:14:20

Dass Masse nicht von großer Bedeutung ist sehe ich ein, aber wieso sollte eine größere Wärmekapazität hinderlich sein? Schließlich freut sich ja eine CPU, wenn mehr Wärme in einen anderen Körper fließen kann (vgl. größerer Kühler mit ausgefallenem Lüfter verzögern i.d.R. den Notshutdown). Die Wärme wird eh an einer anderen Stelle wieder abgeführt. Vielleicht meinst du eine beliebige fixe Masse mit ungünstiger Oberfläche.

Da die wenige Materie im Vakuum grundsätzlich nur sehr wenig Energie aufnehmen und wegtransportieren kann, ist die Oberfläche des Kühlers von entscheidender Bedeutung, um die Energie wegzustrahlen. Die Kühleigenschaften ließen sich schnell verbessern, wenn sich Gas (mit niedrigerem Druck) um den Kühler befindet.

Piffan

2006-05-27, 20:47:32

Wenn man diesen Mist von Manchen liest, kriegt man das nackte Grauen.....

"The Gray has many faces". :redface:

Kann es sein, dass sich hier manche Leute in dieses Forum verirren, die viel über Dinge sinnieren, von denen sie NULL Ahnung haben?

Ich habe vor gut 20 Jährchen selbst Vorlesungen besucht und habe bestimmt ne Menge wieder vergessen. Nur eins nicht: Ich kann durchaus noch beurteilen, ob ich fantasiere oder weiß, wovon ich rede.....Wäre schön, wenn alle diesen Maßstab an sich anlegen könnten. :|

Was mir auch mächtig auf den Sack geht, ist die Penetranz, mit denen Posts "übersehen" werden, die den Sachverhalt gut erklären. Warum dann immer wieder saudummes Gesabbel danach?

Bokill

2006-05-27, 21:14:51

Hellstaff[/POST]']Dass Masse nicht von großer Bedeutung ist sehe ich ein, aber wieso sollte eine größere Wärmekapazität hinderlich sein? Je mehr Wärmekapazität zwischengespeichert wird, desto später tritt die Kühlwirkung ein.

Du musst dich entscheiden was du willst.
A. Wärme speichern.
B. Wärme abgeben.

Eine extra schwere Kühlvorrichtung halte ich da eher für Sinnbefreit.

Zusätzliche Wärmekapazität hat nur dann Sinn, wenn man Schwankungen gering halten will.

Schließlich freut sich ja eine CPU, wenn mehr Wärme in einen anderen Körper fließen kann (vgl. größerer Kühler mit ausgefallenem Lüfter verzögern i.d.R. den Notshutdown). Nochmal: Was willst du) Wäme speichern, oder über Strahl8ung so schnell wie möglich über eine grosse Fläche abgeben.?

Die Wärme wird eh an einer anderen Stelle wieder abgeführt. Vielleicht meinst du eine beliebige fixe Masse mit ungünstiger Oberfläche. Der Satellit ist selber ein massereicher Körper. Es hat keinen Sinn zu Kühlzwecken diesen Satellitenkorpus zu verwenden, wenn der so schwer wie möglich ist.

Da die wenige Materie im Vakuum grundsätzlich nur sehr wenig Energie aufnehmen und wegtransportieren kann, ist die Oberfläche des Kühlers von entscheidender Bedeutung, um die Energie wegzustrahlen. Die Kühleigenschaften ließen sich schnell verbessern, wenn sich Gas (mit niedrigerem Druck) um den Kühler befindet. Was nutzt ein Flüssigkeitssystem an der CPU, wenn am anderen Ende die Kühlkörper eine hohe Masse, aber wenig Oberfläche besitzen.

Das entscheidende Stellglied ist die Oberfläche des Kühlkörpers zum Weltall hin (Fläche Masseinheit m²). Da ist es völlig unerheblich, dass eine perfekt schwarze Fläche mal 1 t wiegt, und mal nur ein Gramm, wenn bei beiden identische grosse Oberflächen vorliegen (Angabe in m²). Die Abstrahlleistung wird nun mal bezogen auf Abstrahlung von Energie [Masseinheit W*] pro Fläche [Masseinheit m²].

* = Watt setzt sich aus den Elementargrössen Joule/Sekunde [J/s] zusammen. Es bezeichnet genaugenommen eine Arbeitsleistung. Energie ist durch Joule [J] definiert.

Was passiert nun wenn die gleiche Menge Energie in einen Körper mit mehr Masse, bzw. mehr Atomen geben? Die Energie verteilt sich bei dem massereichen Körper auf mehr Atome. Die Folge ist, dass die Schwingungen (Auslenkung der Atome um ihren eigenen Masseschwerpunkt) abnehmen.

Die Auslenkungen pro Atom bei dem massearmen Strahler hingegen sind deutlich grösser (und damit besser), weil weniger Atome die gleiche Energie abzustrahlen haben [Temperaturgradient ist grösser].

Hellstaff

2006-05-27, 21:52:59

@ Bokill: Gut erklärt. Habe nicht gewusst, dass die Kühlwirkung bei größerer Masse später eintritt und dadurch die Strahlungsleistung verringert.

Da für die Kühlung nur Strahlung in Frage kommt, frage ich mich ob es neben der normalen Abstrahlung, mehr thermische Energie in die Anregung Elektronensprüngen gesteckt werden kann, damit mehr abgestrahlt wird. Dabei denke ich in die Richtung spezieller Kühloberflächen, Laser ... Würde dies eine Veränderung bewirken, oder sind durch das relativ "kühle" Temperaturspektrum" die Rahmenbedingungen ungünstig, da die Strahlungleistung mit der 4. Potenz der Temperatur skaliert (P=sigma*T^4).

Mfg

Hellstaff

haifisch1896

2006-05-27, 22:01:10

@][immy
@Coda

Danke. Wieder was gelernt.

Piffan

2006-05-27, 22:41:36

Hellstaff[/POST]']@ Bokill: Gut erklärt. Habe nicht gewusst, dass die Kühlwirkung bei größerer Masse später eintritt und dadurch die Strahlungsleistung verringert.

Mfg

Hellstaff

Die Kühlwirkung wird nicht verschlechter durch die große Masse. Bokill wollte nur ausdrücken, dass die Masse die Kühlung träger macht.....

Es dauert lediglich länger, bis der schwere Körper auf Temperatur kommt und bis er genau so viel abstrahlt, wie ihm zugeführt wird.....Andersrum: Wenn ich eine gewisse Energiemenge in den Körper stecke, dann wird ein kleiner Körper wärmer als der Große......

Die Masse hat im All nur Nachteile, denn jedes Gramm, was in den Orbit geschossen werden muss, kostet ne Stange Geld und erhöht die Risiken des Starts der Trägerrakete.

Bokill

2006-05-27, 23:00:34

Hellstaff[/POST]']@ Bokill: Gut erklärt. Habe nicht gewusst, dass die Kühlwirkung bei größerer Masse später eintritt und dadurch die Strahlungsleistung verringert. Nicht verringert ... nur verzögert (THX Piffan :-) ).

Da für die Kühlung nur Strahlung in Frage kommt, frage ich mich ob es neben der normalen Abstrahlung, mehr thermische Energie in die Anregung Elektronensprüngen gesteckt werden kann, damit mehr abgestrahlt wird. Was willst du Hellstaff?

A. Elektronen anregen, um Elektronensprünge anzuregen (wofür?)?
B. Infrarotstrahlung abstrahlen lassen?

Die Kühlung im Satellit selber ist keine reine Strahlungsübertragung, sondern geschieht mit einem Medium (Physis, Körper, Masse, Materie ... ). Zum einen wohl über eine Kühlflüssigkeit und/oder schlichte Metallische Leiter. Da wird nichts "umgewandelt", oder gespalten. Da geschieht die Wärmeübertragung kinetisch. Das bedeutet, Atom A übergibt seine Atomrumpfschwingung auf Atom B durch physischen Kontakt (->kinetisch).

Bei diesen Temperaturen wirst du kaum Elektronensprünge induzieren können, jedenfalls nicht durch Infrarot, per Halbleiterprozessor. ;-)))

;-) Bei UV/Röntgenlicht klappt das sehr wohl, aber um einen ideal schwarzen Körper zu UV/Röntgenlichtschwingungen anzuregen verdampft vorher in der Praxis das Metall ... oder anders gesagt, schlage das lieber mit den Elektronensprüngen lieber aus dem Kopf (-> Photoelektrischer Effekt).

Es reicht, wenn irgendwo am Ende des Kühlkreislaufes eine Abstrahlplatte, die die Energie durch reine Abstrahlung weitergibt. Die Abstrahlplatte muss nur ausreichend bemessen sein, da nur reine IR-Strahlung in Frage kommt.

Auf der Erde mit Wasser und Luft haben wir genügend Materie am Kühlkörper, damit per kinetischer Wärmeübertragung die Energie an die Umgebung weitergegeben wird.
Problematisch wird es auf der Erde in der Praxis, wenn die Luft zum Beispiel mehr nicht zirkuliert (PC Gehäuse ohne Geheäuseventilator*). Genau dann droht der Wärmetod von Computerteilen, weil die reine Strahlungsleistung nicht mehr ausreicht um die Komponenten abkühlen zu lassen.

In der Praxis ist Luft selber auch schon ein verdammt schlechter Wärmeleiter, das ist um Welten schlechter als Diamant, Kupfer und Silber. Die Luft im PC muss ständig mit frischer Luft zirkulieren, damit am (Beispiel eines PCs) ausreichende Kühlleistung erreicht werden kann.

MFG Bobo(2006)

* = Bei dieser Sorte Computerdau helfe ich auch nicht mehr, wenn sie die Basics einer guten PC-Kühlung ignorieren.

Piffan

2006-05-27, 23:08:06

Bokill[/POST]']Nicht verringert ... nur verzögert (THX Piffan :-) ).

Was willst du?

A. Elektronen anregen, um Elektronensprünge anzuregen (wofür?)?
B. Infrarotstrahlung abstrahlen lassen?

Die Kühlung im Satellit selber ist keine reine Strahlungsübetragung, sondern geschieht mit einem Medium. Zum einen wohl über eine Kühlflüssigkeit und/oder schlichte Metallische Leiter. Da wird nichts "umgewandelt", oder gespalten. Da geschieht die Wärmeübertragung kinetisch. Das bedeutet, Atom A übergibt seine Atomrumpfschwingung auf Atom B durch physischen Kontakt (->kinetisch).

Bei diesen Temperaturen wirs du kaum Elektronensprünge induzieren können, jedenfalls nicht durch Infrarot, per Halbleiterprozessor. ;-))

;-) Bei UV/Röntgenlicht klappt das sehr wohl, aber um einen ideal schwarzen Körper zu UV/Röntgenlichtschwingungen anzuregen verdampft vorher in der Praxis das Metall ... oder anders gesagt, schlage das lieber mit den Elektronensprüngen lieber aus dem Kopf (-> Photoelektrischer Effekt).

MFG Bobo(2006)

Naja, um die Elektronen aus "der Bahn" zu werfen und Photonen abzustrahlen, brauchts ja doch gehörige Temperaturen. :D

Aber was denkbar wäre: Die Anreicherung der Wärme. Ob nun durch Kompressoren oder durch Peltierelemente, ist dafür fast egal. Man könnte also schon die Abstrahlung steigern. Nur: Was soll das bringen? Das hätte nur Sinn bei sehr thermolabilen Strukturen.....und außerdem treibt derlei Schnickschnack das Gewicht in die Höhe, und das ist verboten in der Raumfahrt....