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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Nullpunkt der Energie


nancy50
16.12.11, 08:32
Hallo,

die ART kennt einen absoluten Nulpunkt der Energie, dieser ist so definiert , dass von einem Objekt (Masse plüs Strahlung ), keine Schwerkraft ausgeht.

Ein solches Objekt krümmt den Raum nicht.
Also muss es eine gewisse Energiedichte des Raumes (Universum ) geben, der dieser Energiedichte "Null" der ART entspricht.
Müsste aus den Gl. zur ART folgen.

Danke

n50

nancy50
16.12.11, 08:45
wäre wohl eine positive kosmologische konstante (l), die würde ja eine energiedichte u = l c exp. 4 /8 pi G erzeugen, und hätte einen negativen druck.
richtig ?

n50

Bauhof
16.12.11, 13:55
die ART kennt einen absoluten Nulpunkt der Energie, dieser ist so definiert , dass von einem Objekt (Masse plüs Strahlung ), keine Schwerkraft ausgeht.

Ein solches Objekt krümmt den Raum nicht.
Also muss es eine gewisse Energiedichte des Raumes (Universum ) geben, der dieser Energiedichte "Null" der ART entspricht.
Müsste aus den Gl. zur ART folgen.
Hallo nancy50,

ich verstehe die Frage nicht ganz.
Einen absoluten Nullpunkt der Temperatur (und damit der Energie) gibt es nicht, weder in der Quantenmechanik noch in der ART. Aus den Gleichungen der ART kann keine Energiedichte
"ART-Null > Null" hergeleitet werden. Wenn überhaupt, könnte das nur die Quantenmechanik leisten.

M.f.G. Eugen Bauhof

Hawkwind
16.12.11, 14:30
Hallo nancy50,

ich verstehe die Frage nicht ganz.
Einen absoluten Nullpunkt der Temperatur (und damit der Energie) gibt es nicht, weder in der Quantenmechanik noch in der ART. Aus den Gleichungen der ART kann keine Energiedichte
"ART-Null > Null" hergeleitet werden. Wenn überhaupt, könnte das nur die Quantenmechanik leisten.

M.f.G. Eugen Bauhof

Einen absoluten Nullpunkt der Temperatur gibt es schon; dieser ist bei 0 Grad Kelvin; da kommt dann z.B. die Brownsche Bewegung der Moleküle völlig zum Erliegen. Es ist allerdings unmöglich mittels Abkühlung exakt den Nullpunkt zu erreichen:
http://de.wikipedia.org/wiki/Nernst-Theorem

Benjamin
16.12.11, 21:03
die ART kennt einen absoluten Nulpunkt der Energie, dieser ist so definiert , dass von einem Objekt (Masse plüs Strahlung ), keine Schwerkraft ausgeht.


Woher hast du das?
Nach der ART gibt es kein Objekt (und darunter verstehe ich jetzt Materie), das den Raum nicht krümmt, weil Materie schon eine Ruheenergie von E=mc² hat, auch bei T=0K. Es gibt des weiteren auch keine Strahlung mit der Energie null.

Marco Polo
16.12.11, 21:05
Woher hast du das?
Nach der ART gibt es kein Objekt (und darunter verstehe ich jetzt Materie), das den Raum nicht krümmt, weil Materie schon eine Ruheenergie von E=mc² hat, auch bei T=0K. Es gibt des weiteren auch keine Strahlung mit der Energie null.

Und bei T=0 K hätte man ja immer noch die Nullpunktstrahlung, wenn ich das richtig in Erinnerung habe.

Hawkwind
16.12.11, 22:56
Und bei T=0 K hätte man ja immer noch die Nullpunktstrahlung, wenn ich das richtig in Erinnerung habe.

Wie meinen?

Marco Polo
16.12.11, 23:56
Wie meinen?

Nicht? Hmm...dann hab ich das wohl falsch in Erinnerung. :(

Oder hiess das Nullpunktenergie? Egal. Besser ich schlag das noch mal nach. :o

Marco Polo
17.12.11, 00:00
Ha. Ich glaub ich hab es: :)

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

EMI
17.12.11, 00:50
Oder hiess das Nullpunktenergie?Ich denke das hatten wir hier schon mal diskutiert Marco:

http://www.quanten.de/forum/showthread.php5?t=1387

Gruß EMI

Marco Polo
17.12.11, 01:38
Ich denke das hatten wir hier schon mal diskutiert Marco:

http://www.quanten.de/forum/showthread.php5?t=1387

Gruß EMI

Hast Recht EMI. Die Altersdemenz zeigt mal wieder ihre hässliche Fratze... :D

EMI
17.12.11, 02:07
Die Altersdemenz zeigt mal wieder ihre hässliche Fratze... :DParkinson wäre aber viel schlimmer Marco,

es ist doch immer noch besser, wenn man früh nicht mehr weis wieviel Schnäpse man getrunken hat als wenn man diese abends ständig verschüttet.

Gruß EMI

Marco Polo
17.12.11, 02:38
Parkinson wäre aber viel schlimmer Marco,

es ist doch immer noch besser, wenn man früh nicht mehr weis wieviel Schnäpse man getrunken hat als wenn man diese abends ständig verschüttet.

Gruß EMI

Mit oder ohne Parkinson. Da ich i.d.R. keine Schnäpse trinke kann ich auch keine verschütten. ;)

Nute Gacht

EMI
17.12.11, 03:04
Da ich i.d.R. keine Schnäpse trinke kann ich auch keine verschütten. ;)Vielleicht kommt ja die Zeit, wo Du dich an deine Regeln nicht mehr erinnern kannst.:D

Gut's Nächtle

EMI

Bauhof
17.12.11, 08:48
Und bei T=0 K hätte man ja immer noch die Nullpunktstrahlung, wenn ich das richtig in Erinnerung habe.
Hallo Marc,

ich meine, wegen der "Nullpunktsenergie" kann T=0 K bei einer Abkühlung prinzipiell nie ereicht werden. T=0 K ist nur eine festgelegte theoretische Größe, die in der Realität keine Entsprechung hat.

M.f.G. Eugen Bauhof

Hawkwind
17.12.11, 11:35
T=0 K ist nur eine festgelegte theoretische Größe, die in der Realität keine Entsprechung hat.


Das klingt in meinen Ohren so, als wolltest du sagen, es sei eine willkürlich festgelegte theoretische Größe?
In dem Fall würde ich widersprechen; es ist die Temperatur, bei der die Freiheitsgrade eines Vielteilchen-Systems nicht mehr angeregt sind: alles im Grundzustand.
Der bekannteste klassische Freiheitsgrad ist die Brownsche Bewegung der Moleküle eines Gases. Wenn diese Bewegung "eingefroren" ist, dann haben wir den absoluten Nullpunkt.
In der Quantenphysik kommen dann weitere Freiheitsgrade hinzu.

Hawkwind
17.12.11, 11:37
Vielleicht kommt ja die Zeit, wo Du dich an deine Regeln nicht mehr erinnern kannst.:D

Gut's Nächtle

EMI

Er muss sich wahrscheinlich Mut antrinken, weil Delmenhorst-Nord heute nach Herne-West kommt. :)

EMI
17.12.11, 11:49
Er muss sich wahrscheinlich Mut antrinken, weil Delmenhorst-Nord heute nach Herne-West kommt.:)Ich empfehle da eimerweise Glühweinen.

Marco Polo
17.12.11, 12:34
Er muss sich wahrscheinlich Mut antrinken, weil Delmenhorst-Nord heute nach Herne-West kommt. :)

Stell schon mal das Tränengefäß bereit. Lüdenscheid-Nord lässt im Breisgau Federn und Herne-West winkt höflich beim Vorbeiziehen in der Tabelle.

Wenn ich nachher aus der Veltins-Arena zurückkehre, dann als strahlender Tabellenzweiter. :cool:

Bauhof
17.12.11, 12:40
Der bekannteste klassische Freiheitsgrad ist die Brownsche Bewegung der Moleküle eines Gases. Wenn diese Bewegung "eingefroren" ist, dann haben wir den absoluten Nullpunkt.
Hallo Hawkwind,

kann man die Brownsche Bewegung der Moleküle eines Gases in der Realität so weit "einfrieren", dass der absolute Nullpunkt erreicht wird?

M.f.G. Eugen Bauhof

Marco Polo
17.12.11, 12:45
ich meine, wegen der "Nullpunktsenergie" kann T=0 K bei einer Abkühlung prinzipiell nie ereicht werden.

Eher wegen der Unschärfe, aus der die Nullpunktsenergie resultiert.

Grüsse, MP

Hawkwind
17.12.11, 12:45
Hallo Hawkwind,

kann man die Brownsche Bewegung der Moleküle eines Gases in der Realität so weit "einfrieren", dass der absolute Nullpunkt erreicht wird?

M.f.G. Eugen Bauhof

Ja ... fast. Man erreicht bei diesen extremen Tieftemperaturen dann exotische Zustände der Materie wie Einstein-Bose-Kondensat etc.. Aber so wie man sich der Lichtgeschwindigkeit nur beliebig annähern, sie aber letztlich nie exakt erreichen kann, so kann man sich dem absoluten Nullpunkt beliebig annähern. Dass man diese Werte im Experiment nicht exakt erreichen kann, heisst nicht, dass sie willkürliche theoretische Festlegungen sind.

Gruß,
Hawkwind

Marco Polo
17.12.11, 12:49
kann man die Brownsche Bewegung der Moleküle eines Gases in der Realität so weit "einfrieren", dass der absolute Nullpunkt erreicht wird?


Nein. Es handelt sich bei der Brownschen Bewegung schliesslich lediglich um einen klassischen Freiheitsgrad, wie es Hawkwind bereits erwähnte.

Marco Polo
17.12.11, 12:57
Aber so wie man sich der Lichtgeschwindigkeit nur beliebig annähern, sie aber letztlich nie exakt erreichen kann, so kann man sich dem absoluten Nullpunkt beliebig annähern. Dass man diese Werte im Experiment nicht exakt erreichen kann, heisst nicht, dass sie willkürliche theoretische Festlegungen sind.

Willkürlich sowieso nicht. Aber der absolute Nullpunkt kann nicht nur im Experiment nicht erreicht werden. Er kann auch der Theorie nach nicht erreicht werden. Die Theorie sagt schliesslich vorher, dass es so ist.

Hawkwind
17.12.11, 16:29
Willkürlich sowieso nicht. Aber der absolute Nullpunkt kann nicht nur im Experiment nicht erreicht werden. Er kann auch der Theorie nach nicht erreicht werden. Die Theorie sagt schliesslich vorher, dass es so ist.

Ja, es scheint Theorie und Experimente passen da bislang zusammen.:)

All mein Geschwafel war hier auch nur wegen Eugens Bemerkung:


T=0 K ist nur eine festgelegte theoretische Größe, die in der Realität keine Entsprechung hat.


Ich finde, sie hat eine Entsprechung in der Realität. Sie besagt, wie tief man abkühlen kann; das betrifft also durchaus Experimente und damit Realität.

nancy50
17.12.11, 18:53
es ist die positive kosmologische konstante, mit der konsequenz einer energiedichte , wie oben beschrieben, eine vakuumenergie !
das ohne jedliche manifeste materie, also ohne materie und strahlung, eine reine mathem. erfindung einsteins,ein sog. freier parameter, allerdings mit neuzeitlicher bestätigung.
/beschnl. expansion kosmos ).

Das alles ohne ber. quantenmech. effekte.

n50

EMI
17.12.11, 21:55
Ich empfehle da eimerweise Glühweinen.Freudentränen natürlich!
5:0
Ist ja wie Weihnachten.:eek:

Marco Polo
17.12.11, 22:25
Freudentränen natürlich!
5:0
Ist ja wie Weihnachten.:eek:

Oh, wie ist das schön...klingt mir immer noch wie Silberschellen in den Ohren. Aufgrund geschlossenen Hallendaches in Orkanlautstärke.

Was für ein Fussballfest. Und ich war dabei.

Ein paar unfreiwillige Bierduschen gabs gratis dazu. Diesmal sogar ne Coladusche. :(

Schade nur, dass die Nord-Lüdenscheider in Freiburg gewonnen haben. Aber ich will nicht klagen.

Die Norkurve ist eh klasse. Nach Toren liegt man sich mit wildfremden Menschen in den Armen. Letztens hat mich im Torjubel mein Hintermann gepackt und mir einen fetten Schmatzer auf den Nacken gedrückt. Das gibts nur auf Schalke. :D

Grüsse, Marco Polo

Marco Polo
17.12.11, 22:37
Delmenhorst-Nord

:D Gibs zu. Das hast du bei Google Maps recherchiert.

Bauhof
18.12.11, 10:10
Aber der absolute Nullpunkt kann nicht nur im Experiment nicht erreicht werden. Er kann auch der Theorie nach nicht erreicht werden. Die Theorie sagt schliesslich vorher, dass es so ist.
Hallo Marc,

dieser Formulierung stimme ich zu, sie entspricht auch meiner Intention.
Der Lichtgeschwindigkeit können sich massebehaftete Teilchen nur annähern, aber das Licht selbst pflanzt sich mit c fort. Deshalb ist c eine Naturkonstante.

Der Temperaturpunk T = 0 K kann zwar auch angenähert werden, aber es gibt keinen physikalischen Prozess, bei dem eine Abkühlung auf T = 0 K gelingt. Deshalb gestehe ich dem Temperaturpunk T = 0 K keine wie auch immer geartete Wirklichkeit zu.

Darüber hinaus hast du darauf hingewiesen, dass das Erreichen T = 0 K bereits theoretisch ausgeschlossen ist. Den Temperaturpunkt T = 0 K sehe ich daher nur als eine reine physikalische Definition, aber nicht als einen Teil der physikalischen Wirklichkeit.

M.f.G. Eugen Bauhof

Hawkwind
18.12.11, 12:15
:D Gibs zu. Das hast du bei Google Maps recherchiert.

Nee, da war ich vor unseligen Zeiten mal stationiert. :(
Naja, das "mut antrinken" hat's ja gebracht! :)

Hawkwind
18.12.11, 12:23
...
Deshalb ist c eine Naturkonstante.
...
Den Temperaturpunkt T = 0 K sehe ich daher nur als eine reine physikalische Definition, aber nicht als einen Teil der physikalischen Wirklichkeit.
...


Ich wüsste nicht, warum der absolute Temperaturnullpunkt weniger Konstante oder unwirklicher sein sollte als die Vakuumlichtgeschwindigkeit. Wenn es auch ein Grenzwert ist:

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


Bezeichnung der Konstante Symbol(e) Wert
...
Absoluter Nullpunkt T0 0 K (= −273,15 °C)

Bauhof
18.12.11, 12:44
Ich wüsste nicht, warum der absolute Temperaturnullpunkt weniger Konstante oder unwirklicher sein sollte als die Vakuumlichtgeschwindigkeit. Wenn es auch ein Grenzwert ist:

http://de.wikipedia.org/wiki/Physikalische_Konstante
Hallo Hawkwind,

in diesem Link wird der Temperaturnullpunkt zwar als Konstante bezeichnet, aber es wird dort vermerkt, dass es sich um eine Definition handelt, wie ich bereits vermutet hatte.

Außerdem wird mit dem Gesetz von Gay-Lussac der Temperaturnullpunkt nur durch Extrapolation bestimmt.

Ich denke, der Temperaturnullpunkt hat als Konstante zumindest eine etwas andere Bedeutung als z.B. die Lichtgeschwindigkeit.

M.f.G. Eugen Bauhof

Hawkwind
18.12.11, 14:54
Hallo Hawkwind,

in diesem Link wird der Temperaturnullpunkt zwar als Konstante bezeichnet, aber es wird dort vermerkt, dass es sich um eine Definition handelt, wie ich bereits vermutet hatte.

Außerdem wird mit dem Gesetz von Gay-Lussac der Temperaturnullpunkt nur durch Extrapolation bestimmt.

Ich denke, der Temperaturnullpunkt hat als Konstante zumindest eine etwas andere Bedeutung als z.B. die Lichtgeschwindigkeit.

M.f.G. Eugen Bauhof

Sicher ist es auch eine Definition, wenn man die Kelvin-Eineiten so legt, dass 0 Grad beim absoluten Nullpunkt liegt. Genauso hängt der Wert 300000 km/sec von den Einheiten ab; in natürlichen Einheiten ist c beispielsweise dimensionslos zu 1 definiert.
Haben wir uns einmal für ein System von Einheiten entschieden, so haben wir aber nicht die Freiheit, den absoluten Nullpunkt irgendwo anders hinzulegen, etwa nach -300 Grad Celsius. Er beschreibt eben einen wohldefinierten physikalischen Sachverhalt.

eigenvector
18.12.11, 16:19
Hallo Marc,

dieser Formulierung stimme ich zu, sie entspricht auch meiner Intention.
Der Lichtgeschwindigkeit können sich massebehaftete Teilchen nur annähern, aber das Licht selbst pflanzt sich mit c fort. Deshalb ist c eine Naturkonstante.

Der Temperaturpunk T = 0 K kann zwar auch angenähert werden, aber es gibt keinen physikalischen Prozess, bei dem eine Abkühlung auf T = 0 K gelingt. Deshalb gestehe ich dem Temperaturpunk T = 0 K keine wie auch immer geartete Wirklichkeit zu.

Darüber hinaus hast du darauf hingewiesen, dass das Erreichen T = 0 K bereits theoretisch ausgeschlossen ist. Den Temperaturpunkt T = 0 K sehe ich daher nur als eine reine physikalische Definition, aber nicht als einen Teil der physikalischen Wirklichkeit.

M.f.G. Eugen Bauhof

Moment mal.
Die Gesetze der Thermodynamik verbieten, dass man ein thermodynamisches System auf den absoluten Nullpunkt abkühlt. Das Existenz eines solchen Systems ist dadurch aber noch lange nicht verboten, es darf eben nur nicht durch Abkühlung entstehen.
Für physikalische Systeme, die weit davon entfernt sind, als thermodynamisch bezeichnet werden zu können, sieht die Sache auch ganz anders aus. Ein System mit sehr wenigen Freiheitsgraden, also beispielsweise einer Handvoll einzelner Atome, kann ohne Probleme in den quantenmechanische Grundzustand gebracht werden.

Eyk van Bommel
18.12.11, 19:48
Ich würde auch sagen, dass es punktuell Bereiche gibt, die 0 Kelvin erreichen? Ist es nicht sogar so, dass punktuell Bereiche unter 0 Kelvin entstehen (Unschärfe...)?

0 Kelvin ist doch nichts anders als der Punkt den man erhält, wenn man das Volumen eines idealen Gases auf Null extrapoliert (Gay-Lussac)?

Mag mich täuschen, aber so gesehen, für so besonders halte ich diesen Punkt nicht?

Frage mich nur, ob ein Neutrino das „gerade“ keine Wechselwirkung eingeht, die Temperatur an seinem Ort erhöht :rolleyes:

Gruß
EVB

Ich
18.12.11, 22:46
Nee,

0 K ist sehr wohl verträglich mit übriggebliebener Energie. Wieso sollte die sonst Nullpunktenergie und nicht Fastnullpunktenergie heißen?
0 K ist auch überhaupt nicht auf einer Stufe mit c. c kann man nicht erreichen, Punkt. Das ist für massebehaftete Teilchen ein physikalisches Prinzip, es ist nicht einmal denkbar, c zu erreichen. 0 K ist hingegen nur ein technisches Problem. Die Quantenmechanik macht 0 K zu einem wohldefinierten Zustand, der im Prinzip ohne weiteres erreicht werden kann. Vielleicht sogar schon erreicht wurde, von irgendwelchen Kleinstteilchen, die nur aus ein paar Molekülen bestehen.

Ferner, zur Ausgangsfrage:
die ART kennt einen absoluten Nulpunkt der Energie, dieser ist so definiert , dass von einem Objekt (Masse plüs Strahlung ), keine Schwerkraft ausgeht.
Je nach Definition gibt es auch Objekte mit Energie, von denen keine "Schwerkraft" ausgeht. Dieses Kriterium taugt so nicht.
Ein solches Objekt krümmt den Raum nicht.
Objekte, die den Raum (soll heißen "Raumzeit"?) nicht krümmen, haben in der Tat keine Energie, sind mithin nicht vorhanden.
Also muss es eine gewisse Energiedichte des Raumes (Universum ) geben, der dieser Energiedichte "Null" der ART entspricht.
Ja, Null. Der leere Raum ist dann leer.
wäre wohl eine positive kosmologische konstante (l), die würde ja eine energiedichte u = l c exp. 4 /8 pi G erzeugen, und hätte einen negativen druck.
richtig ?

Falsch. Eine kosmologische Konstante krümmt die Raumzeit.

Hawkwind
19.12.11, 01:07
Nee,

0 K ist sehr wohl verträglich mit übriggebliebener Energie. Wieso sollte die sonst Nullpunktenergie und nicht Fastnullpunktenergie heißen?
0 K ist auch überhaupt nicht auf einer Stufe mit c. c kann man nicht erreichen, Punkt. Das ist für massebehaftete Teilchen ein physikalisches Prinzip, es ist nicht einmal denkbar, c zu erreichen. 0 K ist hingegen nur ein technisches Problem. Die Quantenmechanik macht 0 K zu einem wohldefinierten Zustand, der im Prinzip ohne weiteres erreicht werden kann. Vielleicht sogar schon erreicht wurde, von irgendwelchen Kleinstteilchen, die nur aus ein paar Molekülen bestehen.


Schon mal was vom 3. Hauptsatz der Thermodynamik gehört? :)

Definition von Temperatur für ein System aus ein paar Molekülen halte ich für ziemlich sinnfrei.

Bauhof
19.12.11, 08:41
Haben wir uns einmal für ein System von Einheiten entschieden, so haben wir aber nicht die Freiheit, den absoluten Nullpunkt irgendwo anders hinzulegen, etwa nach -300 Grad Celsius. Er beschreibt eben einen wohldefinierten physikalischen Sachverhalt.
Hallo Hawkwind,

danke, deine Formulierung "Der absolute Nullpunkt beschreibt eben einen wohldefinierten physikalischen Sachverhalt" erscheint mir plausibel.

M.f.G. Eugen Bauhof

Bauhof
19.12.11, 08:47
0 K ist hingegen nur ein technisches Problem.
Hallo Ich,

eben nicht! Der dritte Hauptsatz schließt aus, dass der absolute Nullpunkt erreicht werden kann. Gleichgültig, welchen technischen Aufwand man betreibt.

M.f.G. Eugen Bauhof

okotombrok
19.12.11, 21:54
Hallo Ich,

0 K ist hingegen nur ein technisches Problem.

der absolute Nullpunkt kann nicht in endlichen vielen Schritten erreicht werden.
Das heißt dann auch, dass das "technische Problem" nicht in endlich vielen Schritten gelöst werden kann.

Ich denke, der Unterschied zwischen 0 K und c ist, dass wir beobachten/messen können, dass sich etwas mit c ausbreitet, nicht aber beobachten, dass etwas 0 K hat. Das ist für mein Verständnis auch grundsätzlich nicht möglich. 0 K ist einfach der Ursprung unserer Temperatuskala und muss nicht zwangsläufig eine physikalische Entsprechung haben.

mfg okotombrok

EMI
19.12.11, 22:48
der absolute Nullpunkt kann nicht in endlichen vielen Schritten erreicht werden.
Das heißt dann auch, dass das "technische Problem" nicht in endlich vielen Schritten gelöst werden kann.

Ich denke, der Unterschied zwischen 0 K und c ist, dass wir beobachten/messen können, dass sich etwas mit c ausbreitet, nicht aber beobachten, dass etwas 0 K hat.Fast so sehe ich das auch okoto(sorry dein Nick ist mir zu lang),

c ist eine Grenze in der sich nur ruhemasselose Teilchen tummeln können.

Diesseits von c die ruhemassebehafteten Teichen und jenseits von c (ohne der SRT zu widersprechen) die hypothetischen Tachyonen.
Keiner von denen kann die Grenze c je erreichen.

Das ist beim absoluten Nullpunkt der Temperatur ähnlich.
Kein System, weder die mit positiver absoluter Temperatur noch die mit negativer absoluter Temperatur können die Grenze 0 K je erreichen auch nicht in unendlichen Schritten.

Gruß EMI

amc
20.12.11, 00:12
Hi EMI,

Fast so sehe ich das auch okoto(sorry dein Nick ist mir zu lang)

da wäre der komplette Nick doch eigentlich auch drin gewesen ;)

Das ist beim absoluten Nullpunkt der Temperatur ähnlich.
Kein System, weder die mit positiver absoluter Temperatur noch die mit negativer absoluter Temperatur können die Grenze 0 K je erreichen auch nicht in unendlichen Schritten.

Was versteht man unter "positiver" und "negativer absoluter Temperatur"?

Habe dazu eben mal bei Wiki nachgeschaut (http://de.wikipedia.org/wiki/Absolute_Temperatur)

Absolute Temperatur, auch thermodynamische Temperatur, ist eine Temperaturskala, die sich auf den physikalisch begründeten absoluten Nullpunkt bezieht.

Ist dann nicht "negativ" und "absolut" widersprüchlich? Weil negative Werte der Temperatur ja nur relativ, je nach Wahl des Nullpunktes existieren. Auf der Wiki Seite ist von "scheinbar negativen Werten" (http://de.wikipedia.org/wiki/Absolute_Temperatur#Scheinbar_negative_Werte) die Rede.

Wo spielen absolute negative Temperaturen sonst noch eine Rolle? Verstehe ich es richtig, dass es sich dabei lediglich um theoretische Hilfskonstrukte handelt?

Grüße, AMC

EMI
20.12.11, 02:01
...da wäre der komplette Nick doch eigentlich auch drin gewesen ;)Die Klammer mit Buchstaben füllen ging aber viel schneller amc, muss man nicht bei jedem Buchstaben schauen ob die Reihenfolge stimmt.:D



Was versteht man unter "positiver" und "negativer absoluter Temperatur"?Hatte da mal was geschrieben zu:

http://www.quanten.de/forum/showpost.php5?p=49972&postcount=139

Um da tiefer einzusteigen brauch's etwas Zeit, die habe ich die nächsten Jahre nicht. Sorry.

Gruß EMI

amc
20.12.11, 02:15
Um da tiefer einzusteigen brauch's etwas Zeit, die habe ich die nächsten Jahre nicht. Sorry.

Reicht mir völlig. Danke.

okotombrok
20.12.11, 06:49
Fast so sehe ich das auch okoto(sorry dein Nick ist mir zu lang),

guten morgen EMI
Oko reicht vollkommen. Ok wäre auch ok, wenn nicht die Verwechselungsgefahr mit Null Kelvin bestehen würde, und das wäre mir eindeutig zu kalt.:D

Ich
20.12.11, 12:17
Schon mal was vom 3. Hauptsatz der Thermodynamik gehört?
Der Limes der Entropie für T->0 ist in Kristallen 0. Natürlich kannst du diesen Wert nicht erzwingen.
ABER: Bei einem System mit endlich vielen Freiheitsgraden, das man schweinekalt macht, besteht eine endliche Wahrscheinlichkeit, dass das System freiwillig in diesen Zustand fällt. Die Wahrscheinlichkeit mag sehr klein sein, aber bei irgendwelchen mesoskopischen Objekten (die "paar Moleküle") mag das mit denkbarem Aufwand in denkbarer Zeit erreichbar sein. Keine Ahnung, das ist auf jeden Fall eine quantitative Frage.
Und was dazu kommt: das würdest du nicht einmal bemerken, weil zwischen 0 und nicht 0 gar kein qualitativer Unterschied ist. In einem Moment ist Atom 42321 in seinem Grundzustand, der Kristall ist auf 0 K, im nächsten Moment ist Atom 12393 dafür wieder angeregt, und du bist über 0 K. Das ist phänomenologisch einfach Wurscht, 0 K ist in dem Sinne nichts besonderes.

Ganz anders ist es mit c.
Erstens kannst du einen Körper nicht beliebig nah an c beschleunigen, um dann zu hoffen, dass er doch noch irgendwie drüberkommt. Wegen des Relativitätsprinzips ist jede Geschwindigkeit als "in Ruhe" definierbar und damit exakt 299792458 m/s weg von c. Anders als beim absoluten Nullpunkt kann man sich nicht erst mal herantasten.
Und dann würde man es (mathematisch) bemerken, wenn man c erreicht. Verschiedenen messbare Größen divergieren da nämlich. Es ist einfach so, dass die Geschwindigkeit c für materielle Körper nicht einmal in der Theorie denkbar ist. Sowas kommt nicht vor. Das ist auch ein Unterschied zu 0 K. Letzteres kannst du nicht erzwingen, der Zustand selbst ist aber durchaus denkbar, prinzipiell erreichbar und qualitativ nicht verschieden von den Nachbarzuständen.
Kein System, weder die mit positiver absoluter Temperatur noch die mit negativer absoluter Temperatur können die Grenze 0 K je erreichen auch nicht in unendlichen Schritten.
Auch ein schönes Beispiel. Wenn Systeme mit negativer Temperatur erlaubt sind (z.B. Spinsysteme), dann ist es ein leichtes, alle Spins in den Zustand niedrigster Energie zu zwingen. Und dann hat das System 0 K, diesmal tatsächlich erzwingbar.

Hawkwind
20.12.11, 13:29
Der Limes der Entropie für T->0 ist in Kristallen 0. Natürlich kannst du diesen Wert nicht erzwingen.
ABER: Bei einem System mit endlich vielen Freiheitsgraden, das man schweinekalt macht, besteht eine endliche Wahrscheinlichkeit, dass das System freiwillig in diesen Zustand fällt. Die Wahrscheinlichkeit mag sehr klein sein, aber bei irgendwelchen mesoskopischen Objekten (die "paar Moleküle") mag das mit denkbarem Aufwand in denkbarer Zeit erreichbar sein. Keine Ahnung, das ist auf jeden Fall eine quantitative Frage.


Wenn ich mich recht entsinne, "resultiert" ja die klassische Thermodynamik aus der Statistischen Physik, Systeme bestehend aus immens hohen Anzahlen von Teilchen/Komponenten vorausgesetzt.
Klar, wenn diese Voraussetzung nicht gegeben ist, dann sind die Gesetze der Thermodynamik außer Kraft gesetzt: ein Topf Wasser bestehend aus 100 Molekülen H2O mag sich in endlicher Zeit durchaus entmischen sodass die mittlere kinetische Energie ("Temperatur") eines Teilchens in der rechten Hälfte viel höher als die in der linken Behälterhälfte ist. Das sind aber nach meinem Verständnis keine Problemstellungen, in denen es überhaupt um "Temperatur" geht.

Gruß,
Hawkwind

Ich
20.12.11, 16:34
Wenn ich mich recht entsinne, "resultiert" ja die klassische Thermodynamik aus der Statistischen Physik, Systeme bestehend aus immens hohen Anzahlen von Teilchen/Komponenten vorausgesetzt.
Ja. In einer Kontinuumsbeschreibung kann man 0 K auf meine Methode natürlich nicht erreichen. Das will ich gar nicht bestreiten, falls das dein Punkt ist.
Ich bin ausgegangen von nancy50s Frage nach einem absoluten Nullpunkt der Energie, von Bauhof dann erst auf Temperatur umgeleitet:
Einen absoluten Nullpunkt der Temperatur (und damit der Energie) gibt es nicht
Darauf beziehen wir uns ja. Du sagst dann, den Nullpunkt gibt es schon, man kann ihn aber nicht durch Abkühlung erreichen. Da bin ich noch bei dir.
Erst im weiteren Verlauf wurde der absolute Nullpunkt als unerreichbares, nur als Grenzwert existierendes, rein theoretisches Konstrukt beschrieben, genau wie die Lichtgeschwindigkeit für materielle Körper.
Erst dagegen habe ich was, weil eben ein Stück Kristall oder irgendwas im absoluten Grundzustand (und damit bei 0 K im Sinne Bauhofs) eben gar keine physikalische Undenkbarkeit ist (was man in der Kontinuumsbeschreibung vielleicht noch vermuten würde), sondern einfach ein Stück irgendwas im Grundzustand. Wenn man davon ausgeht, stößt man keineswegs auf solche Unmöglichkeiten wie bei Erreichen der Lichtgeschwindigkeit.
Klar, wenn diese Voraussetzung nicht gegeben ist, dann sind die Gesetze der Thermodynamik außer Kraft gesetzt: ein Topf Wasser bestehend aus 100 Molekülen H2O mag sich in endlicher Zeit durchaus entmischen sodass die mittlere kinetische Energie ("Temperatur") eines Teilchens in der rechten Hälfte viel höher als die in der linken Behälterhälfte ist. Das sind aber nach meinem Verständnis keine Problemstellungen, in denen es überhaupt um "Temperatur" geht.
Müssen ja nicht 100 Moleküle sein. Können auch viel mehr sein, so dass man durchaus von einer Temperatur sprechen kann. Das Problem mit der praktischen Realisierung von 0 K wird mit der Zahl der Freiheitsgrade zwar drastisch schwieriger, aber genau das meinte ich mit meinem Ausdruck "technisches Problem", im Gegensatz zu "prinzipiell unmöglich". Technische Probleme können praktisch auch unlösbar sein, aber daraus resultiert kein "Denkverbot", wie z.B. für lichtschnelle Inertialsysteme nach Einstein gilt. Letzteres ist prinzipiell unmöglich, es hat einfach keinen Sinn, sich sowas vorzustellen. Einen Kristall im Grundzustand sich vorzustellen macht noch kein Problem.

Übrigens geht die Diskussion um die 0 K an der Ausgangsfage vorbei. nancy50 ist aber anscheinend eh nicht mehr dabei.