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KaroXo
Gast
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 KaroXo Verfasst am: 29. Jun 2010 13:39 Titel: Absoluter Nullpunkt |
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Hallo Leute!
Ich würde gerne wissen, ob ich bezüglich des absoluten Nullpunkts alles richtig verstanden habe. :-)
Beim absoluten Nullpunkt, welcher bei 0 K liegt, ist die Bewegungsenergie der Teilchen = 0 - also gilt auch v = 0 und T = 0.
Wie ist es aber mit dem Druck - ist der auch gleich null?
Und gibt es bei Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen irgendwelche Unterschiede?
Lieben Gruss
Karo |
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TheBartman
Anmeldungsdatum: 09.07.2009
Beiträge: 482
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| TheBartman Verfasst am: 29. Jun 2010 18:05 Titel: |
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Nun, bezüglich der Aggregatzustände würde ich mal vermuten, dass der absolute Nullpunkt in erster Linie bei Feststoffen Anwendung findet... Alles andere halte ich für schwierig...
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http://www.ultimatespaceproject.de |
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
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| schnudl Verfasst am: 29. Jun 2010 18:21 Titel: |
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Helium (He4 und auch He3) bleiben bei Normaldruck auch bei T=0K flüssig (eigentlich suprafluid).
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Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
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magician4
Anmeldungsdatum: 03.06.2010
Beiträge: 914
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| magician4 Verfasst am: 29. Jun 2010 18:23 Titel: |
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sofern du dich mit waermelehre und net mit sehr speziellen eigenschaften spezieller substanzen beschaeftigst gilt: am absoluten nullpunkt null bewegung, null druck, alles feststoff - ruhe an allen fronten
erst wenn du da etwas genauer hinguckst (z.b. auf Helium) kommen dann vereinzelte feinheiten - die allerdings im rahmen der allgemeinen waermelehre irrelevant sind
gruss
ingo |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 29. Jun 2010 19:24 Titel: Re: Absoluter Nullpunkt |
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| KaroXo hat Folgendes geschrieben: | | Beim absoluten Nullpunkt, welcher bei 0 K liegt, ist die Bewegungsenergie der Teilchen = 0 |
Überraschenderweise ist das nicht der Fall. Teilchen in gebundenen Zuständen (z.B. in einem Kristallgitter) können aus quantenmechanischen Gründen ihre Energie nicht vollständig abgeben, sondern besitzen am absoluten Nullpunkt noch eine sogenannte Nullpunktsenergie. |
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
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| schnudl Verfasst am: 29. Jun 2010 19:38 Titel: |
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erstens das, zweitens ist der Druck nicht automatisch Null, da dieser ja als äußere Größe vorgegeben ist.
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Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
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magician4
Anmeldungsdatum: 03.06.2010
Beiträge: 914
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| magician4 Verfasst am: 29. Jun 2010 20:13 Titel: |
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| schnudl hat Folgendes geschrieben: | | erstens das, zweitens ist der Druck nicht automatisch Null, da dieser ja als äußere Größe vorgegeben ist. |
in der kinetischen gasteorie hast du den druck als impulsaustausch an einer flaeche definiert. ein impuls ungleich null setzt aber bewegung voraus, die bei T=0 per definition jedoch nicht mehr gegeben ist, sofern das gesamtsystem eben isotherm ist: bei T=0 kannst du den druck eben nicht mehr als aeussere groesse vorgeben.
wie gesagt, man muss zwischen allgemeiner waermelehre und z.b. quantenmechanischen feinbetrachtungen halt differenzieren. letztere sind zwar stets "ebenfalls richtig", werden aber meist unter den tisch fallen gelassen
gruss
ingo |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18087
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| TomS Verfasst am: 29. Jun 2010 20:56 Titel: |
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Tatsache ist, dass der absolute Nullpunkt nicht erreicht werden kann (Dritter Hauptsatz der Thermodynamik bzw. Nernstsches Theorem).
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 05. Jul 2010 02:25 Titel: |
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... jedoch unterschritten. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18087
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| TomS Verfasst am: 05. Jul 2010 07:45 Titel: |
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| franz hat Folgendes geschrieben: | | ... jedoch unterschritten. |
Wie das ?????
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 06. Jul 2010 01:30 Titel: |
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Systeme mit negativen absoluten Temperaturen. |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 06. Jul 2010 20:10 Titel: |
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| franz hat Folgendes geschrieben: | | Systeme mit negativen absoluten Temperaturen. |
Sowas gibt es nicht. Die Zustände, für die sowas gern behauptet wird (z.B. Besetzungsinversion beim Laser) haben überhaupt keine Temperatur, weil es sich nicht um thermische Gleichgewichtszustände handelt (und nur für solche ist die Temperatur definiert). |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18087
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| TomS Verfasst am: 06. Jul 2010 22:52 Titel: |
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Sehe ich auch so; diese sogenannten negativen absoluten Temperaturen sind im eigentlichen Sinne keine Temperaturen.
Aber vielleicht hat franz ja noch ein paar Ideen.
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 06. Jul 2010 23:41 Titel: |
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Hallo!
| DrStupid hat Folgendes geschrieben: | Die Zustände, für die sowas gern behauptet wird (z.B.
Besetzungsinversion beim Laser) haben überhaupt keine Temperatur, weil es sich nicht um thermische Gleichgewichtszustände handelt (und nur für solche ist die Temperatur definiert). |
Experimentell wurden negative Temperaturen beispielsweise auch bei Systemen von magnetischen Momenten erzeugt (POUND, V.R. und E.M. PURCELL, Phys. Rev. 81 (1958) 279): Kernspinsysteme in sehr reinen LiF Kristallen. Interessant dabei, daß sich das innere Gleichgewicht von Kernspinsystemen in etwa [;10^{-5}s;] einstellt, während hier 100 bis 300 s vergehen bis zum thermischen Ausgleich mit dem umgebenden Gitter. *)
Natürlich kann man diesen also vergleichsweise langlebigen (exotischen) Zuständen die Eigenschaft eines (zeitweisen) Gleichgewichts / Temperatur abstreiten. Doch das führt meines Erachtens eher ins Prinzipielle: Nach wieviel Jahren wird ein sinnvolles / reales Systeme entsprechend geadelt?
NB: Natürlich wird der Nullpunkt dabei nicht erreicht und solche Systeme sind heißer als welche mit T > 0 K. 
mfG
*) Nach G. KLUGE, G. NEUGEBAUER, Grundlagen der Thermodynamik, Spektrum 1994, S. 150ff. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18087
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| TomS Verfasst am: 07. Jul 2010 07:00 Titel: |
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Über welche thermodynamischen Größen wird die Temperatur definiert? Wie lautet denn die Zustandsgleichung?
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 07. Jul 2010 19:37 Titel: |
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| franz hat Folgendes geschrieben: | | Experimentell wurden negative Temperaturen beispielsweise auch bei Systemen von magnetischen Momenten erzeugt (POUND, V.R. und E.M. PURCELL, Phys. Rev. 81 (1958) 279): Kernspinsysteme in sehr reinen LiF Kristallen.) |
Hast Du dafür auch einen Link, damit wir nachlesen können, was die Herren tatsächlich erzeugt haben? Negative absolute Temperaturen waren es sicher nicht. |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 08. Jul 2010 02:29 Titel: |
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Eine ausführliche Berechnung dazu (Zustandssumme eines Systems wechselwirkender Drehimpulse usw.) findet man bei L.D.LANDAU / E.M.LIFSCHITZ Band 5 S. 232 - 234 ("§ 71 Negative Temperaturen").
Von den genannten Herren(?) wurden jene paramagnetischen Systeme wohl untersucht (entdeckt?).
EDIT Zwei Abschweifungen bei der Gelegenheit:
1. Mir ist bisher unverständlich, welcher thermodynamische Sinn sich hinter der geläufigen (irdischen) "Durchschnittstemperatur" verbirgt.
2. Auch für Nichtgleichgewichtssysteme lassen sich wohl (lokale) thermodynamische Größen bestimmen; wenn meinetwegen bei Gasen die mittlere freie Weglänge sehr groß ist im Verhältnis zu diesen Änderungen.
mfG
Zuletzt bearbeitet von franz am 08. Jul 2010 11:07, insgesamt 2-mal bearbeitet |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18087
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| TomS Verfasst am: 08. Jul 2010 07:16 Titel: |
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Hier könnte ihr dazu was nachlesen http://en.wikipedia.org/wiki/Negative_temperature
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 08. Jul 2010 11:07 Titel: |
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Danke! |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18087
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| TomS Verfasst am: 08. Jul 2010 13:49 Titel: |
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Es gibt hier schon einige Besonderheiten
Es handelt sich um ein Subsystem (z.B. Spins unter Vernachlässigung des Bulks);
Die Energieaufnahme des Subsystems ist nach oben begrenzt;
Die Entropieaufnahme des Subsystems ist nach oben begrenzt;
Um ein thermischen Gleichgewicht herzustellen, muss eine Kopplung an ein Reservoir vorhanden sein, das jedoch mit dme dem Gesamtsystem und nicht nur mit dem Subsystem interagiert; letzteres ist also ggf. gar nicht abgeschlossen;
Es liegt Besetzungsinversion vor; diese ist normalerweise kein Gleichgewichtszustand (Stichwort Relaxation);
Die Definition der Temperator über die Entropie ist formal, nicht operational;
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 08. Jul 2010 19:10 Titel: |
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| franz hat Folgendes geschrieben: | | 2. Auch für Nichtgleichgewichtssysteme lassen sich wohl (lokale) thermodynamische Größen bestimmen; |
Einige, aber nicht alle. Die Temperatur ganz sicher nicht, weil die über das thermische Gleichgewicht definiert wird (Nullter Hauptsatz). Ohne Gleichgewicht keine Temperatur. Wer die "Temperatur" eines Nichtgleichgewichtes ausrechnet, darf sich nicht wundern, wenn dabei unsinnige Werte herauskommen. |
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