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Höchstmögliche Temeratur?

Thema erstellt von Alexmagnus 
Beiträge: 173, Mitglied seit 17 Jahren
Von vorne sage ich: meine Physikkenntnisse reichen nicht weit über das Schulprogramm - ich bin aber bereit, neues Wissen aufzunehmen:)

Also, die niedrigstmögliche Temperatur ist ja 0 K - die Temperatur, bei der sich die Teilchen nicht mehr bewegt hätten (kann mir jemand per PM erklären wie diese berechnet wurde? Irgendwie verstehe ich nicht, es gibt ja unterschiedliche Teilchen...) Aber was ist mit dem anderen Ende der Skala? Also die Temperatur, bei der die Teilchen Lichtgeschwindigkeit erreicht hätten? Kann man diese errechnen?

Sorry wenn der Beitrag zu laienhaft ist:)

PS. Bitte den Tippfehler im Titel korrigieren:

Beitrag zuletzt bearbeitet von Alexmagnus am 13.03.2007 um 00:46 Uhr.
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Beiträge: 1.177, Mitglied seit 18 Jahren
Wie meinst du das "berechnet"? Die Temperatur ist ein statistischer Mittelwert der kinetischen Energie der Teilchen.
Wenn man einzelne Teilchen betrachtet, macht das Konzept der Temperatur keinen Sinn.

Das andere Ende der Skala ist im Prinzip offen. Mir ist jedenfalls keine theoretische Begrenzung für die Energie der Teilchen bekannt. Praktisch gibt es da sicher Grenzen... ;-)

Beitrag zuletzt bearbeitet von Andre am 13.03.2007 um 10:19 Uhr.
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Beiträge: 726, Mitglied seit 18 Jahren
Alexmagnus schrieb in Beitrag Nr. 1039-1:
Von vorne sage ich: meine Physikkenntnisse reichen nicht weit über das Schulprogramm - ich bin aber bereit, neues Wissen aufzunehmen:)

Also, die niedrigstmögliche Temperatur ist ja 0 K - die Temperatur, bei der sich die Teilchen nicht mehr bewegt hätten (kann mir jemand per PM erklären wie diese berechnet wurde? Irgendwie verstehe ich nicht, es gibt ja unterschiedliche Teilchen...) Aber was ist mit dem anderen Ende der Skala? Also die Temperatur, bei der die Teilchen Lichtgeschwindigkeit erreicht hätten? Kann man diese errechnen?

Sorry wenn der Beitrag zu laienhaft ist:)

Wie André ja schon schrie, ist die Temperatur statistisch definiert, genauer, über die Verteilung der Energie auf verschiedene Zustände. Temperatur Null wäre nun, wenn überhaupt keine Energie (bzw. nur die Nullzustandsenergie) mehr vorhanden wäre, das lässt sich nur theoretisch erreichen (selbst beim Bose-Einstein-Kondensat ist in der Realität nur ein Teil der Atome kondensiert; erst bei Temperatur 0 wären alle Atome kondensiert, aber das ist nicht erreichbar.

Da die Temperatur über die Energie (bzw. über deren Statistik), nicht über die Geschwindigkeit definiert wird, ist die Lichtgeschwindigkeit auch keine Grenze. Um sich der Lichtgeschwindigkeit beliebig anzunähern, benötigt man beliebig hohe Energien; die kinetische Energie ist somit nicht nach oben beschränkt.

Wäre die Energie nach oben beschränkt, könnte man übrigens auch negative Temperaturen bekommen, aber nicht, indem man mehr als alle Energie entzieht, sondern indem man noch mehr Energie hineinsteckt (die Temperatur geht dabei "durch unendlich" und kommt wieder aus der negativen Richtung); die eigentlich günstigere Temperaturskala wäre also 1/T (wenn T die Absoluttemperatur ist); in der Tat wird dieser Faktor (genauer: β=1/(kT), wobei k die Boltzmannkonstante ist) in der Thermodynamik oft statt der Temperatur verwendet, weil er sich in natürlicher Weise aus den Gleichungen der statistischen Mechanik ergibt. Diese Skala hat noch einen anderen Vorteil: In ihr ist die Tatsache, daß der absolute Nullpunkt nicht erreicht werden kann, ziemlich offensichtlich: der absolute Nullpunkt entspricht β=∞.

Die Lage des absoluten Nullpunkts kann man übrigens einfach aus dem Verhalten eines idealen Gases herleiten: Beim absoluten Nullpunkt wird das Produkt aus Druck und Volumen des Gases Null. Das ist für ein klassisches Gas auch anschaulich klar: Wenn sich die Atome nicht mehr bewegen, dann prasseln sie auch nicht mehr gegen die Behälterwand, also verschwindet der Druck.

Reale Gase verhalten sich zwar bei tiefen Temperaturen anders (sie werden irgendwann einfach flüssig oder fest), aber solange die Temperatur hoch genug ist, verhalten sie sich fast so wie ein ideales Gas; daraus kann man dann den absoluten Nullpunkt der Temperaturskala extrapolieren (ob das tatsächlich auf diese Weise gemacht wurde, weiß ich nicht; nahezu jede thermodynamische Beziehung sollte sich m.E. dazu eignen, den Temperaturnullpunkt zu bestimmen).
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