saublöde Frage zu Vakuum

[Heart-Rocker]

Welche Temperatur hat ein Bereich aus Vakuum?


Soweit ich weiß definiert sich Temperatur aus der kinetischen Energie der bewegten Teilchen des zu messenden Raumes / Körpers

Aber im Vakuum is ja "nix", also kanns ja auch keine Temperatur haben, obiger Logik folgend.

Sind das dann einfach 0Kelvin?
Gibt es vielleicht sogar kein "100% iges" Vakuum?

ich glaube, mal jemandem, der Physik studiert, die selbe Frage gestellt zu haben, kann mich aber nur an irgendwas mit Hintergrundstrahlund mit 3 Kelvin oder so erinnern. Kann aber auch sehr gut sein, dass ich da jetzt was verwechsle.


Und wenn ich einen "vakuumieten" Raum erzeuge und die Temperatur mittels eines STandard Fieberthermometer messen will, hab ich ja kein Vakuum mehr.

Klärt mich mal bitte wer auf, ich hab von dem Zeug echt wenig Ahnung

[Monger]

Wenn ich jetzt nicht völlig schief gewickelt bin, hat man noch nirgendwo im Weltall ein echtes Vakuum entdeckt. Zumindest Strahlung fliegt immer irgendwo rum.

Temperatur ist ja ein Maß dafür, wie schnell sich Teilchen bewegen. Wenn du nur für 5 Atome in eine Kubikmeter Raum hast, und die mit irrsinniger Geschwindigkeit rumflitzen, haben die möglicherweise eine sehr hohe Temperatur.

So kommen auch die Aussagen zustande, die die Temperatur von irgendwelchen Nebeln messen. Vor kurzem habe ich einen Artikel gelesen, nachdem ein bestimmter Nebel zwischen Sonne und Erde auf ein paar Tausend Grad hochgeheizt ist. Kuschlig warm ist es dort aber eben trotzdem nicht, weil die paar Atome dich wohl kaum wärmen werden! ;)

[aths]

Und wenn ich einen "vakuumieten" Raum erzeuge und die Temperatur mittels eines STandard Fieberthermometer messen will, hab ich ja kein Vakuum mehr.Du meinst einen evakuierten Raum.

Es gibt eh kein 100%-iges Vakuum und kann es auch nicht geben. Sobald du mit irgendeinem Messgerät anrückst, ist schon was im Vakuum. Nach dem Orbitalmodell der Elektronen kann ein Elektron (im Prinzip) überall sein, man gibt im Orbitalmodell die Hülle für 90% Wahrscheinlichkeit an.

[Piffan]

"Temperatur" ist die kinetische Energie der Atome/Moleküle.....

Ergo gibts in einem echten Vakuum keine Temperatur, es ist ja nix da. Die wenigen Gasmoleküle, die in einem realen, sprich mit technischen Mitteln erzeugbaren Vakuum sind, die haben natürlich kinetische Energie und damit auch ne Temperatur......

Weil aber Wärme nicht nur durch direkten Kontakt oder Konvektion übertragen wird, sondern auch als Strahlung, wird imho ein Temperatursensor stets die Temperatur der Wände des Vakuumbehälters anzeigen.....

Auch im Weltall gibts immer Strahlungsquellen. Je nach Entfernung der Strahler und Größe des Temperatur-Sensors, wird dieser natürlich auch warm....BTW: Die Frage hatten wir so ähnlich schon, da gings drum, ob ein Prozessor im Weltall eine Kühlung braucht, von wegen Nullpunkt und dergl...

Wer solche Fragen stellt, hat irgendwo noch grundlegende Dinge nicht gerallt. Wer das Prinzip kapiert hat, kommt selbst dahinter. :cool:

[Juice]

Ein Hauptsatz der Thermodynamik besagt: Der absolute Nullpunkt der Temperatur ist unerreichbar

Schöner Link zu der Thematik Temperatur und absoluter Nullpunkt: http://www.iap.uni-bonn.de/P2K/bec/temperature.html

[Tesseract]

Sind das dann einfach 0Kelvin?

es sind etwa 3 kelvin die aus der kosmischen hintergrundstrahlung resultieren.
komplett strahlenleeren raum gibt es nicht bzw. hat man noch nicht feststellen können.

du hast deinen freund also richtig in erinnerung.

[Arokh]

wenn wir mal annehmen, du könntest einen Raum komplett von sämtlichen Materieteilchen leeren und vollständig gegen die kosmische Hintergrundstrahlung abschirmen, und ebenso gegen die Wärmestrahlung der Wände desselben Raumes, dann hätte er tatsächlich 0 K. Das kann man sich folgendermaßen klarmachen: wenn du zunächst sämtliche Materieteilchen herauspumpst, ist der Raum strahlungsdominiert. Für Strahlung gilt ein fester Zusammenhang zwischen Temperatur und Energiedichte (*), bringst du also die Energiedichte der Strahlung auf Null, wird auch die Temperatur Null. Willst du die Temperatur aber messen, so mußt du ein Meßgerät in den Raum einführen, das unweigerlich Wärmestrahlung in den Raum abgibt (das folgt daraus, daß das Meßgerät in thermischem Kontakt stehen muß, sonst könnte es keine Temperatur messen), wodurch sich dieser aufwärmt, und zwar solange, bis er in ein thermisches Gleichgewicht mit dem Meßgerät eintritt.

(*) der gilt auch für Materie, allerdings nur im ultrarelativistischen Grenzfall, d.h. wenn die mittlere kinetische Energie weit über der Ruhenergie liegt. Für Wasserstoff-Atome wäre das bei T >> 2.3 * 10^13 K der Fall. Im nichtrelativistischen Grenzfall zählt nur die Energie pro Teilchen, die Dichte ist egal.

[Plutos]

es sind etwa 3 kelvin die aus der kosmischen hintergrundstrahlung resultieren.
komplett strahlenleeren raum gibt es nicht bzw. hat man noch nicht feststellen können.

du hast deinen freund also richtig in erinnerung.

Jein. Temperatur ist keine Eigenschaft des Raumes. Eine Definition von Temperatur in einem perfekten Vakuum erübrigt sich somit. Raum ist nicht "warm" oder "kalt". Wie würdest du denn eine Temperatur messen wollen? Ein 08/15-Thermometer im Schatten misst primär die Temperatur der Umgebungsluft, ein Satellit, der der Fluktuationen der Hintergrundstrahlung kartiert, misst die Intensität von Mikrowellen (wenn ich nicht völlig daneben liege) oder damit etwa äquivalent (vereinfacht gesagt) die Temperatur des auf 1K oder weniger gekühlten Sensors.

Strahlung, die durch ein perfektes Vakuum strömt, besitzt zwar eine bestimmt Energie. Aber wie jeder wissen sollte, breitet sich diese Strahlung "reibungsfrei" über eine Strecke von Milliarden Lichtjahren aus, wenn "nichts im weg ist". Die Strahlung gibt somit keine Energie an ein perfektes Vakuum ab.

[aths]

Die Strahlung gibt somit keine Energie an ein perfektes Vakuum ab.Auch ein perfektes Vakuum enthält nicht nichts. Innerhalb einer gewissen Toleranz können plötzlich virtuelle Teilen auftauchen und gleich wieder verschwinden.

[Turiz]

Auch ein perfektes Vakuum enthält nicht nichts. Innerhalb einer gewissen Toleranz können plötzlich virtuelle Teilen auftauchen und gleich wieder verschwinden.Das ist Haarspalterei. Dann könnte man auch sagen, dass dieses Vakuum eben nicht perfekt ist.

[josefYY]

Auch ein perfektes Vakuum enthält nicht nichts. Innerhalb einer gewissen Toleranz können plötzlich virtuelle Teilen auftauchen und gleich wieder verschwinden.
haben die den einen Beitrag zu der Temperatur ?
Ich denke nicht, oder?

[Arokh]

Auch ein perfektes Vakuum enthält nicht nichts. Innerhalb einer gewissen Toleranz können plötzlich virtuelle Teilen auftauchen und gleich wieder verschwinden.aber aths, wie oft habe ich dir schon erklärt, daß das nicht stimmt (außerhalb der popularisierten, "vereinfachten" Modelle, die man dem Laien verkauft)? ;)

Ich habe inzwischen auch eine sehr präzise Vorstellung davon, worauf dieses virtuelle Teilchenmärchen zurückgeht. Und zwar ist diese Wurzel allen Übels der Lamb-Shift. Dieser ist eine Verschiebung der Energie von Elektronen vorzugsweise in den s-Orbitalen von Atomen, und hängt mit den Vakuumfluktuationen des elektromagnetischen Feldes zusammen. Nun ist es so, daß der Feynman-Graph für den Lamb-Shift eine innere Photonen-Linie enthält, oder unglücklich ausgedrückt: das Elektron ein virtuelles Photon mit sich selbst austauscht. Und dann ist es natürlich verführerisch, dieses virtuelle Photon einfach mit der Fluktuation des EM-Feldes zu identifizieren.

Auch wenn das Quatsch ist - was allein schon daran zu erkennen ist, daß das vom Elektron mit sich selbst ausgetauschte Photon für etwas steht, das schon in der klassischen Feldtheorie, in der es keine Vakuumfluktuationen gibt, vorkam, nämlich die potentielle Energie der elektrischen Ladung in ihrem eigenen Feld, kurz: die Selbstenergie - es wurde tatsächlich einmal zur Abschätzung der Größe des Lamb-Shift benutzt. Das Ergebnis lag sogar relativ nah am Ergebnis der richtigen Rechnung - die wo man die Streumatrix auswertet, in der selbstverständlich das virtuelle Photon nichts mit den Vakuumfluktuationen am Hut hat - dran.

Wahrscheinlich hat sich dann einer gedacht - es muß wohl ein Experimentalphysiker gewesen sein :D - daß das für diese Abschätzung benutzte Modell für die Laien wohl sehr leicht zu verstehen sein wird und man die daher am besten damit abspeisen sollte.

Edit: aths, ich gebe dir mal einen Denkanstoß, mit dem du deine Überzeugungen überprüfen kannst. Überleg dir doch mal, wie viele virtuelle Teilchen denn so typischerweise pro Zeiteinheit und pro Raumvolumen entstehen. Und wie viele so typischerweise pro Raumvolumen gerade vorhanden sind. Im nächsten Schritt kannst du dann ja mal darüber nachdenken, wie deren Energieverteilung aussieht, also wie viele eine eher niedrige und wie viele eine eher hohe Energie haben. Einen Tip gebe ich dir: da ich annehme, daß du glaubst, die Lebensdauer eines hochenergetischen virtuellen Teilchens sei niedriger als die eines niedrigenergetischen, sollte nach deiner Überzeugung der Anteil der hochenergetischen virtuellen Teilchen an der Gesamtzahl der gerade existierenden niedriger sein als der Anteil an den pro Zeiteinheit entstehenden. ;)

[Arokh]

haben die den einen Beitrag zu der Temperatur ?
Ich denke nicht, oder?Vakuumfluktuationen haben tatsächlich keinen Beitrag zur Temperatur, nein. Ein Quantenfeld im Vakuumzustand - sprich: im Zustand niedrigster Energie, man sagt auch Grundzustand - hat die Temperatur Null, auch wenn es fluktuiert.

[Arokh]

Nach dem Orbitalmodell der Elektronen kann ein Elektron (im Prinzip) überall sein, man gibt im Orbitalmodell die Hülle für 90% Wahrscheinlichkeit an.dann baust du eben um den zu vakuumisierenden Raum einen Potentialtopf mit unendlich hohen Wänden drum herum, dann dringen da auch keine Wellenfunktionen von Teilchen außerhalb ein.

[CannedCaptain]

Arokh, ich sag einfach einmal bzgl. der Quantenmechanik geb ich dir Recht. Es gibt keinen Tunneleffekt für unendlich hohe Potentialwände.
Lieber Aths, beachte bitte dass eine C^2 Funktion auch an den Wänden in der Ableitung stetig sein muss. Denn

http://www.forkosh.dreamhost.com/cgi-bin/mimetexpublic.cgi?i\hbar\frac{d}{dt}%20\psi(x,t)%20=%20-\frac{\hbar^2}{2\mu}%20\Delta%20\psi(x,t)

muss ja erfüllt sein. Darum auch (Potentialkasten der Länge 2a symmetrisch)

http://www.forkosh.dreamhost.com/cgi-bin/mimetexpublic.cgi?\psi(-a,t)=\psi(a,t)=0