Hallo Zoelomat!
Vielen Dank für diesen Beitrag und auch die vielen anderen. Es scheint mir, du bist einer der ganz wenigen, die im Gegensatz zu fast allen anderen Antwortenden bezüglich dieser speziellen Frage den Durchblick haben.
Natürlich hat ein einzelnes Atom keine Temperatur.
Dachte ich es mir doch.
Grüße
Andreas
Hallo!
Ja. Es wird von den IR-Photonen hin- und her geschubst.
Gut, nehmen wir also an, ein Atom nimmt ein IR-Photon auf und ändert seinen Impuls. Durch Wahl eines anderen Bezugssystems kann man, gemäß RT, diesen Impuls auf null transformieren. Wo ist dann die Energie des IR-Photons geblieben? Man könnte den Vorgang beliebig oft wiederholen und dabei laufend Energie vernichten. Was natürlich im Widerspruch zum Erhaltungssatz stände.
Woher weiß das Atom, welche Temperatur es hat?
Woher weiß es, ob es ein IR-Photon abstrahlen soll?
Die umgekehrte Folgerung aus deiner Aussage: Durch Wahl des entsprechenden Bezugssystems kann man das Atom auf eine hohe Temperatur transformieren, so dass es ein IR-Photon abstrahlt. Man kann den Vorgang beliebig oft wiederholen und aus dem Nichts Energie erzeugen. Auch das steht im Widerspruch zum Erhaltungssatz.
Es fällt mir deshalb schwer, deine Aussage zu glauben.
Grüße
Andreas
Ja. Es wird von den IR-Photonen hin- und her geschubst.
Gut, nehmen wir also an, ein Atom nimmt ein IR-Photon auf und
ändert seinen Impuls. Durch Wahl eines anderen Bezugssystems
kann man, gemäß RT, diesen Impuls auf null transformieren.
Nicht nur gemäß RT. Das geht auch nach Newton.
Wo ist dann die Energie des IR-Photons geblieben?
Da, wo auch sein Impuls geblieben ist.
Man könnte den
Vorgang beliebig oft wiederholen und dabei laufend Energie
vernichten.
Die Energie wird nicht vernicht, sondern lediglich zwischen verschiedenen Bezugssystemen transformiert.
Was natürlich im Widerspruch zum Erhaltungssatz stände.
Der Energieerhaltungssatz besagt, dass die Energie eines abgeschlossenen Systems konstant ist. Er besagt nicht, dass sie bezugssysteminvariant ist.
Woher weiß das Atom, welche Temperatur es hat?
Das „weiß“ es, wenn es die Temperatur eines Systems kennt, mit dem es sich im thermischen Gleichgewicht befindet.
Woher weiß es, ob es ein IR-Photon abstrahlen soll?
Ob es ein Photon emittieren kann, entscheiden die Erhaltungssätze. Wann es das tut, entscheidet es ganz spontan.
Die umgekehrte Folgerung aus deiner Aussage: Durch Wahl des
entsprechenden Bezugssystems kann man das Atom auf eine hohe
Temperatur transformieren, so dass es ein IR-Photon abstrahlt.
Man kann den Vorgang beliebig oft wiederholen und aus dem
Nichts Energie erzeugen. Auch das steht im Widerspruch zum
Erhaltungssatz.Es fällt mir deshalb schwer, deine Aussage zu glauben.
Es fällt Dir bereits schwer, sie zu verstehen. Deshalb solltest Du Dich erstmal mit Thermodynamik und Transformationen zwischen bewegten Bezugssytemen befassen.
Stimmt es, dass Wärmeenergie nichts anderes ist, als
Bewegungsenergie der Atome?Nein. Weder ist jede Bewegung thermisch noch ist jede
thermische Energie kinetisch.deine Ansicht kann ich nicht teilen, denn Wärme (Temperatur)
ist immer kinetischen Ursprungs und entsteht durch Bewegung
der Atome.
Erstens ist Wärme etwas anderes als Temperatur und zweitens sind beide nicht notwendigerweise an irgendwelche Bewegungen gebungen.
Schnellere Bewegung der Atome bedeutet immer höhere
Temperaturen und ein vollkommener Stillstand der Atome
bedeutet -273,4 °C.
Kann sein, muss aber nicht. Nicht nur die Verteilung kinietischer Energien von Massepunkten (Maxwell-Boltzmann-Verteilung) ist temperaturabhängig. Mit potentiellen Energien (dazu gehören beispielsweise auch die Energieniveaus angeregter Elektronen) geht das genauso (Boltzmann-Verteilung).
Die Temperatur eines einzelnen Atoms kann man allerdings nicht
messen oder bestimmen, weil einfach der Bezugspunkt fehlt.
Was spricht gegen das Bezugssystem, in dem der Impuls des Atoms im zeitlichen Mittel verschwindet?
Die Temperatur wird über thermische Gleichgewichtszustände
definiert und da ein einzelnes Atom im thermischen
Gleichgewicht mit anderen Systemen stehen kann, kann es
selbstverständlich auch eine Temperatur haben.Diese Argumentation ist nicht schlüssig. Das ist so, als ob du
sagst: „Ein Zug kann eine Geschwindigkeit haben.“
Geschwindigkeit ist relativ. Relativ zum Bahnsteig hat der Zug
eine messbare Geschwindigkeit. Würde der Zug im Weltall
schweben, ohne Bezug, wäre die Geschwindigkeit nicht
definiert. Warum sollte es bei der Temperatur anders sein?
Ich scheitere bereits bei dem Versuch einen Zusammenhang zwischen Deinen Aussagen zu erkennen. Geschwindigkeiten beziehen sich auf Bezugssysteme und Temperaturen auf thermodynamische Systeme. Das ist schon vom Prinzip her etwas völlig anderes. Würdest Du also bitte nachvollziehbar erklären, worauf Du hinaus willst?
Hallo!
Geschwindigkeiten beziehen sich auf Bezugssysteme und Temperaturen auf
thermodynamische Systeme. Das ist schon vom Prinzip her etwas
völlig anderes.
Was ist mit der Temperatur eines EINZELNEN Atoms? Wenn es etwas anderes ist, als dessen Geschwindigkeit, was ist es dann? Wodurch unterscheidet sich ein EINZELNES warmes Atom von einem kalten?
Grüße
Andreas
Hallo!
Nicht nur gemäß RT. Das geht auch nach Newton.
Ja, spielt keine Rolle.
Wo ist dann die Energie des IR-Photons geblieben?
Da, wo auch sein Impuls geblieben ist.
Aber was ist, wenn man den Vorgang zeitlich umkehrt? Woher weiß das Atom, ob es Wärme enthält und Energie abstrahlen kann, oder nicht?
Woher weiß das Atom, welche Temperatur es hat?
Das „weiß“ es, wenn es die Temperatur eines Systems kennt, mit
dem es sich im thermischen Gleichgewicht befindet.
Aber was, wenn es die Temperatur nicht kennt, weil es allein ist?
Ob es ein Photon emittieren kann, entscheiden die
Erhaltungssätze.
Also doch. Wie unterscheidet sich ein einzelnes Atom im Weltall, das ein Photon emittieren kann, von einem, das das nicht kann?
Es fällt Dir bereits schwer, sie zu verstehen.
Das liegt daran, dass sie unverständlich formuliert ist.
Grüße
Andreas
Hallo!
Erstens ist Wärme etwas anderes als Temperatur und zweitens
sind beide nicht notwendigerweise an irgendwelche Bewegungen
gebungen.
Interessant. Gibt es Belege dafür?
Grüße
Andreas
Hallo!
Erstens ist Wärme etwas anderes als Temperatur und zweitens
sind beide nicht notwendigerweise an irgendwelche Bewegungen
gebungen.Interessant. Gibt es Belege dafür?
Wofür? Dafür, dass Wärme und Temperatur nicht dasselbe ist? Das ergibt sich bereits aus den jeweiligen Definitionen. Oder dafür, dass Wärme und Temperatur nicht unbedingt an Bewegung gebunden sind? Dafür gibt es Beispiele. Ein Strahlungsfeld kann beispielsweise auch eine Temperatur haben.
Hallo!
Geschwindigkeiten beziehen sich auf Bezugssysteme und Temperaturen auf
thermodynamische Systeme. Das ist schon vom Prinzip her etwas
völlig anderes.Was ist mit der Temperatur eines EINZELNEN Atoms? Wenn es
etwas anderes ist, als dessen Geschwindigkeit, was ist es
dann?
Geschwindigkeit = Ableitung des Ortes nach der Zeit
Temperatur = Zustandsgröße, die thermodynamische Gleichgewichte charakterisiert
Wodurch unterscheidet sich ein EINZELNES warmes Atom von
einem kalten?
Beispielsweise in seiner mittleren kinetischen Energie in dem Bezugssystem, in dem sein mittlerer Impuls verschwindet oder in der Anregung seiner Elektronen.
Woher weiß das Atom, welche Temperatur es hat?
Das „weiß“ es, wenn es die Temperatur eines Systems kennt, mit
dem es sich im thermischen Gleichgewicht befindet.Aber was, wenn es die Temperatur nicht kennt, weil es allein
ist?
Es ist nie allein. Das heißt zwar nicht, dass es immer mit einem System bekannter Temperatur im thermischen Gleichgewicht ist, aber das bedeutet auch nicht unbedingt, dass es dann keine Temperatur hat. Du hast ja schließlich auch dann eine Temperatur, wenn gerade kein Thermometer da ist, um sie zu messen.
Ob es ein Photon emittieren kann, entscheiden die
Erhaltungssätze.Also doch.
Was heißt „Also doch“? Hat das irgend jemand bestritten?
Wie unterscheidet sich ein einzelnes Atom im
Weltall, das ein Photon emittieren kann, von einem, das das
nicht kann?
In der Anregung seiner Elektronen.
Es fällt Dir bereits schwer, sie zu verstehen.
Das liegt daran, dass sie unverständlich formuliert ist.
Ja, sicher. Wenn Du eine Aussage nicht verstehst, dann kann es natürlich nur an der Aussage liegen.
deine Ansicht kann ich nicht teilen, denn Wärme (Temperatur)
ist immer kinetischen Ursprungs und entsteht durch Bewegung
der Atome.Erstens ist Wärme etwas anderes als Temperatur und zweitens
das habe ich nicht behauptet
sind beide nicht notwendigerweise an irgendwelche Bewegungen
gebungen.
das entspricht nicht meinen physikalischen Kenntnissen, kannst du mir das bitte erklären
Schnellere Bewegung der Atome bedeutet immer höhere
Temperaturen und ein vollkommener Stillstand der Atome
bedeutet -273,4 °C.Kann sein, muss aber nicht.
das verstehe ich schon überhaupt nicht, das wäre ja ein Wunder. Kannst du mir das auch noch erklären
Die Temperatur eines einzelnen Atoms kann man allerdings nicht
messen oder bestimmen, weil einfach der Bezugspunkt fehlt.Was spricht gegen das Bezugssystem, in dem der Impuls des
Atoms im zeitlichen Mittel verschwindet?
das verstehe ich auch nicht, vielleicht kannst du es mir als Laien anders erklären.
Gruß kritiker
Hallo!
Danke für die Antwort auf meine Frage.
Grüße
Andreas
Hallo!
Lassen wir mal die Polemik beiseite.
In der Anregung seiner Elektronen.
So, das ist eine verständliche Aussage. Danke dafür.
Ich werde darüber nachdenken und vielleicht in einem späteren Posting darauf zurückkommen.
Grüße
Andreas
deine Ansicht kann ich nicht teilen, denn Wärme (Temperatur)
ist immer kinetischen Ursprungs und entsteht durch Bewegung
der Atome.Erstens ist Wärme etwas anderes als Temperatur und zweitens
das habe ich nicht behauptet
„Wärme (Temperatur)“ habe ich aber so verstanden.
sind beide nicht notwendigerweise an irgendwelche Bewegungen
gebungen.das entspricht nicht meinen physikalischen Kenntnissen, kannst
du mir das bitte erklären
Ich habe bereits Wärmestrahlung als Beispiel genannt. Im Strahlungsfeld eine Hohlraumstrahlers gibt es keine Bewegung. Trotzdem hat es eine Temperatur und kann Wärme übertragen.
Schnellere Bewegung der Atome bedeutet immer höhere
Temperaturen und ein vollkommener Stillstand der Atome
bedeutet -273,4 °C.Kann sein, muss aber nicht.
das verstehe ich schon überhaupt nicht, das wäre ja ein
Wunder. Kannst du mir das auch noch erklären
Ein Stück Eis hat keine höhere Temperatur, nur weil es sich schnell bewegt. Damit man von der Bewegung der Atome auf eine Temperatur schließen kann, müssen die Geschwindigkeiten der Maxwell-Boltzmann-Verteilung genügen. Wenn das nicht der Fall ist, kann man versuchen, die Geschwindigkeitsverteilung durch Wechsel des Bezugssystems in eine Maxwell-Boltzmann-Verteilung zu überführen. Das geht üblicherweise durch Wechsel in das Ruhesystem des Eisstücks. Wenn auch das nicht funktioniert, befindet sich das Eistsück nicht im thermischen Gleichgewicht und hat somit gar keine Temperatur. Letztere ist schließlich nur für thermische Gleichgewichte definiert.
Die Temperatur eines einzelnen Atoms kann man allerdings nicht
messen oder bestimmen, weil einfach der Bezugspunkt fehlt.Was spricht gegen das Bezugssystem, in dem der Impuls des
Atoms im zeitlichen Mittel verschwindet?das verstehe ich auch nicht, vielleicht kannst du es mir als
Laien anders erklären.
Die Temperatur eines idealen Gases ist proportional zur mittleren kinetischen Energie seiner Teilchen im Ruhesystem des Gases. Die letzte Bedingung wird gern unterschlagen, ist aber notwendig, weil die kinetische Energie - im Gegensatz zur Temperatur - bezugssystemabhängig ist. Das Ruhesystem des Gases ist ein Bezugssystem, in dem sich das Gas als Ganzes nicht bewegt. Das bedeutet, dass das Gas in diesem Bezugssystem keinen Impuls (und auch keinen Drehimpuls) besitzt.
Diese Aussage lässt sich auf ein einzelnes Atom übertragen, wenn man sie auf den zeitlichen Mittelwert der Energie bezieht. Da es im Gleichgewichtfall überhaupt keine Rolle spielt, ob ich den Mittelwert der Energie eines Teilchens zu vielen verschiedenen Zeitpunkten oder aber den Mittelwert der Energie vieler verschiedener Teilchen zu einem Zeitpunkt bestimme, gilt hier auch dieselbe Proportionaliät zwischen mittlerer kinetischer Energie und Temperatur.
Aber auch hier muss man das Ruhesystem des Masseschwerpunktes verwenden und da das Teilchen bei hinreichend hoher Temperatur ständig seine Geschwindigkeit verändert, muss auch sein Impuls zeitlich gemittelt werden. Es gibt dann immer ein Bezugssystem, in dem der Mittelwert seines Impulses verschwindet. Praktisch bedeutet das, dass die zufällige Bewegung des Atoms in diesem System nicht durch eine Bewegung in eine bestimmte Richtung überlagert wird. Es zappelt nur ziellos um seine Ruhelage herum. In dieser zufälligen Bewegung steckt dann seine thermische Energie.
Hallo DrStupid,
Diese Aussage lässt sich auf ein einzelnes Atom übertragen,
wenn man sie auf den zeitlichen Mittelwert der Energie
bezieht. Da es im Gleichgewichtfall überhaupt keine Rolle
spielt, ob ich den Mittelwert der Energie eines Teilchens zu
vielen verschiedenen Zeitpunkten oder aber den Mittelwert der
Energie vieler verschiedener Teilchen zu einem Zeitpunkt
bestimme,
Die Frage ist ja nicht, ob das ein gleichwertiger/vergleichbarer Vorgang ist - da sind wir uns einig - sondern ob man das dann Temperatur nennt.
Letztendlich ist das ein Streit um des Kaisers Bart, zumindest sind die Hintergründe klar geworden.
gilt hier auch dieselbe Proportionaliät zwischen
mittlerer kinetischer Energie und Temperatur.Aber auch hier muss man das Ruhesystem des Masseschwerpunktes
verwenden und da das Teilchen bei hinreichend hoher Temperatur
ständig seine Geschwindigkeit verändert, muss auch sein Impuls
zeitlich gemittelt werden. Es gibt dann immer ein
Bezugssystem, in dem der Mittelwert seines Impulses
verschwindet. Praktisch bedeutet das, dass die zufällige
Bewegung des Atoms in diesem System nicht durch eine Bewegung
in eine bestimmte Richtung überlagert wird. Es zappelt nur
ziellos um seine Ruhelage herum. In dieser zufälligen Bewegung
steckt dann seine thermische Energie.
Da würde ich dann aber wieder Einspruch erheben. Die Anregung von Elektronen ändert m.W. nichts wesentliches am Impuls eines Teilchens.
Die Temperatur eines „einzelnen“ Atoms entsprach ja auch nach deiner bisherigen Argumentation eben nicht einer Bewegung, sondern der (zeitlich gemittelten) Anregungsenergie.
Gruß, Zoelomat
Diese Aussage lässt sich auf ein einzelnes Atom übertragen,
wenn man sie auf den zeitlichen Mittelwert der Energie
bezieht. Da es im Gleichgewichtfall überhaupt keine Rolle
spielt, ob ich den Mittelwert der Energie eines Teilchens zu
vielen verschiedenen Zeitpunkten oder aber den Mittelwert der
Energie vieler verschiedener Teilchen zu einem Zeitpunkt
bestimme,Die Frage ist ja nicht, ob das ein
gleichwertiger/vergleichbarer Vorgang ist - da sind wir uns
einig - sondern ob man das dann Temperatur nennt.
Die Temperatur wird durch den Nullten Hauptsatz definiert:
http://de.wikipedia.org/wiki/Thermodynamik#.E2.80.9E…
Ich wüßte nicht, warum der hier nicht gelten sollte.
gilt hier auch dieselbe Proportionaliät zwischen
mittlerer kinetischer Energie und Temperatur.Aber auch hier muss man das Ruhesystem des Masseschwerpunktes
verwenden und da das Teilchen bei hinreichend hoher Temperatur
ständig seine Geschwindigkeit verändert, muss auch sein Impuls
zeitlich gemittelt werden. Es gibt dann immer ein
Bezugssystem, in dem der Mittelwert seines Impulses
verschwindet. Praktisch bedeutet das, dass die zufällige
Bewegung des Atoms in diesem System nicht durch eine Bewegung
in eine bestimmte Richtung überlagert wird. Es zappelt nur
ziellos um seine Ruhelage herum. In dieser zufälligen Bewegung
steckt dann seine thermische Energie.Da würde ich dann aber wieder Einspruch erheben. Die Anregung
von Elektronen ändert m.W. nichts wesentliches am Impuls eines
Teilchens.Die Temperatur eines „einzelnen“ Atoms entsprach ja auch nach
deiner bisherigen Argumentation eben nicht einer Bewegung,
sondern der (zeitlich gemittelten) Anregungsenergie.
Es ging hier ausschließlich um den Zusammenhang zwischen kinetischer Energie und Temperatur. Dass thermische Energie nicht nur in der Bewegung von Teilchen stecken kann, habe ich bereits an anderer Stelle oft genug geschrieben.
Es ging hier ausschließlich um den Zusammenhang zwischen
kinetischer Energie und Temperatur. Dass thermische Energie
nicht nur in der Bewegung von Teilchen stecken kann, habe ich
bereits an anderer Stelle oft genug geschrieben.
Hallo,
du hast aber schon die Überschrift gelesen, oder?
Es geht um die Temperatur eines einzelnen Atoms und nicht um die Frage der Temperatur in elektromagnetischer Strahlung!!!