Im Vakuum Temperatur?

Hi,

soweit ich das richtig mitbekommen habe ist Hitze, wenn man den Atomen Energie zuführt. Die Elektronen „bewegen“ sich dann schneller(ich geh jetzt vom allbekannten Modell aus) dadurch haben sie die Energie in Form von Wärme aufgenommen und wenn man ins Kochende Wasser fast bekommt man sie zu spüren. Bei 0 Kelvin sind die Atome sozusagen eingefroren und bewegen sich überhaupt nicht mehr.

Jetzt meine Frage: Im Vakuum gibt es (im idealfall) keine Atome, wie kann es dann eine Temperatur geben? Oder hat man im Vakuum 0 Kelvin?

Niclas

Hi,

Jetzt meine Frage: Im Vakuum gibt es (im idealfall) keine
Atome, wie kann es dann eine Temperatur geben? Oder hat man im
Vakuum 0 Kelvin?

im absoluten Vakuum gibt es tatsächlich keine Temperatur. Da dies aber nirgendwo vorkommt kann man anhand von sich bewegenden Teilchen überall im Weltraum auch eine Temperatur ermitteln. Im normalen Weltraum liegt die wohl bei 4.5K, wenn ich mich richtig erinnere.

Gruß
T.

Hallo,

Im normalen Weltraum liegt die wohl bei 4.5K, wenn
ich mich richtig erinnere.

Im Vakuum kann ein Koerper immer noch durch den Austausch von elektromagnetischer Strahlung mit seiner Umgebung ins Gleichgewicht kommen.

Wenn man einen Koerper weit genug von allen hellen/warmen Objekten in den Weltraum bringt, wird er also mit der kosmischen Hintergrundstrahlung ins thermische Gleichgewicht kommen - fuer die Wikipedia ca 2.7K angibt:

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

(Ich hatte auch irgend etwas um 4K im Kopf, habe das aber vermutlich mit irgend welchen Helium-Temperaturen verwechselt).

Gruesse,
Moritz

Hallo Niklas,

Temperatur ist über das thermische Gleichgewicht definiert: Wenn zwei Körper, die im Kontakt miteinander stehen, keine Wärme austauschen, haben sie die gleiche Temperatur. Wenn doch, dann hat derjenige die höhere Temperatur, der Wärme abgibt.

Das Vakuum ist zwar kein Körper, aber man kann ihm trotzdem eine Temperatur zuordnen: Wie Moritz gesagt hat, gibt es im Vakuum die so genannte Hintergrundstrahlung, die so aussieht, als würde sie von einem Körper von 2,7K kommen (In Wirklichkeit ist es der Nachhall des Urknalls). Also kann man sagen, das Vakuum hätte eine Temperatur von 2,7 K.

Allerdings ist eine solche Aussage mit Vorsicht zu genießen. Nehmen wir mal an, Du hast ein Gefäß, in dem sich ein ideales Gas mit Zimmertemperatur befindet. Nun pumpen wir das Gas ab und achten darauf, dass es sich nicht abkühlt (zumindest in der Theorie geht das). Wenn Du die Temperatur - wie gewohnt - über die mittlere kinetische Energie der Teilchen ausrechnest, kommt immer derselbe Wert raus, selbst dann, wenn sich nur ein einziges Teilchen in dem Gefäß befindet. Wird auch das entfernt, fällt die Temperatur schlagartig auf 2,7 K. Das klingt natürlich absurd.

Langer Rede kurzer Sinn: Bei extrem niedrigen Drücken hält man sich meist fernab des thermodynamischen Gleichgewichts auf. Unter solchen Bedingungen verliert die Temperatur ihre ursprüngliche, grundlegende und umfassende Bedeutung. Dann muss man stets dazu sagen, ob man beispielsweise die Temperatur der Restgasatmosphäre, die Temperatur der Hintergrundstrahlung, die Temperatur der freien Elektronen oder sonst irgendetwas meint. Diese stimmen in der Regel nicht überein!

Michael

Wow, hört sich spannend an.
Vielen Dank für die schnellen Antworten.

Was passiert dann, wenn ich ein perfektes Vakuum hätte und würde reinlangen? Wie würde es sich anfühlen? Kalt? (mal davon abgesehen das solch starker unterdruck nicht allzu schmerzfrei ist)

Hallo!

Das hängt von den Wänden der Vakuumkanne ab. Diese ist ein Hohlraum und deswegen von der Hohlraumstrahlung erfüllt, deren Temperatur der Temperatur der Wand entpsricht. Würdest Du also einen Temperatursensor reinhalten und genügend lange warten, bis sich ein Gleichgewicht einstellt, dann würde der Sensor genau die Temperatur der Wände anzeigen.

Das Weltall ist auch ein Vakuum, hat jedoch keine Wände. Hier würde der Temperatursensor sich so lange abkühlen, bis er die Temperatur der Hintergrundstrahlung erreicht hätte. Das würde selbst dann geschehen, wenn - wie an der Grenze zwischen Atmosphäre und Weltraum - noch ein sehr dünnes, heißes Restgas vorhanden wäre (weil, wie gesagt, das Gas zu dünn ist, als dass sich ein thermodynamisches Gleichgewicht einstellen könnte: Die Wärmeabstrahlung erfolgt einfach viel schneller als die Wechselwirkung zwischen Gas und Sensor).

Michael

Hallo

Ins Vakuum „Langen“ kann man tatsächlich nicht besonders.
Einmal angenommen, Du hättest einen Handschuh, der Dir den normalen Luftdruck auf die Haut gibt, aber Du kannst mithilfe des Handschuhs ins Vakuum greifen.
Hier würde die mittlere Strahlungstemperatur wirksam werden, also es ist fast genauso wie an Luft. Einmal angenommen, Du hättest besonders heiße oder besonders kalte Hände, dann wäre der Wärmetransport durch die fehlende Luft behindert.
Die Handschuhe im Vakuum haben ohne Hände drin dieselbe Temperatur wie der Behälter in dem sich das Vakuum befindet und der wiederum dieselbe Temperatur wie der Raum mit Luft. Einmal keine stärkeren Strahlungsquellen vorausgesetzt.
MfG
Matthias

wenn du reingreifst würde es dir sicher nicht soooo kalt vorkommen.
Denn der Temperatureindruck auf deiner HAut kommt daher, dass die Körperwärme von dir abgeleitet wird. Wenn morgens/Nachts momentan 10°C draußen sind und du an Holz greifst oder die luft berührst, kommt es dir nicht sonderlich kalt vor. Wenn du aber an ein MEtallgeländer greifst fühlt es sich viel kälter an, weil das Metall die Wärme schneller von deiner Haut ableitet.
Im Vakuum gibt es keine direkte Wärmeleitung mehr, sondern nur Wärmestrahlung und die ist deutlich niedriger.

Ich hatte z.b. mal ein Stück Trockeneis (gefrorener CO2) in der Hand. der hat ca. -77°C und fühlt sich dennoch nicht so kalt an wie ein normaler eiswürfel mit 0°C