tietojeni mukaan lämpötila on hiukkasten liikettä. mitä enemmän on liikettä sitä lämpimämpää.
mikä on tilanne silloin kun hiukkasten määrä tilavuusyksikköä kohti laskee. onko tyhjiöstä mitattavissa lämpötila - ilmeisesti ei? entä onko hiukkasten määrällä vaikutusta lämpötilaan? ajatellaan jossain tilavuudessa olevan 100 000 000 hiukkasta ja toisessa taas 100 hiukkasta, jotka liikkuvat yhtä nopeasti - onko lämpötila sama?
olen populaarifysiikkaa harrastava, kiitos vastauksista.
mikä on tilanne silloin kun hiukkasten määrä tilavuusyksikköä kohti laskee. onko tyhjiöstä mitattavissa lämpötila - ilmeisesti ei? entä onko hiukkasten määrällä vaikutusta lämpötilaan? ajatellaan jossain tilavuudessa olevan 100 000 000 hiukkasta ja toisessa taas 100 hiukkasta, jotka liikkuvat yhtä nopeasti - onko lämpötila sama?
olen populaarifysiikkaa harrastava, kiitos vastauksista.
Vastaukset 3
Vanhimmat
Fysikaalisessa mielessä lämpö on aineen osasten liike-energiaa. Kappaleen lämpöenergia on siis aineen osasten muodostama liike-energia.
Kuvaamassasi tilanteessa toisen systeemin lämpöenergia on siis paljon suurempi. Mikäli hituset liikkuvat sanotaan keskinopeudella molemmissa systeemeissä, on systeemin lämpöenergia siis yksinkertaisesti E = N * 1/2 m^2, missä m on hiukkasten massa ja N lukumäärä. Koska toisen systeemin N oli 100000 ja toisen 100 on siis edellisen systeemin lämpöenergia suurempi.
Onko niillä sitten sama lämpötila, se on jo hieman mutkikkaampi kysymys.
Lämpötila fysiikassa määritellään kahden systeemin välisenä tasapainotilana. Systeemeillä sanotaan olevan sama lämpötila jos niiden välillä ei ole energianvaihtoa, ts. kuumemmasta ei 'virtaa' energiaa kylmempään. Tästä saadaan absoluuttisen lämpötilan määritelmä dS/dE, missä S on entropia. Lämpötila fysiikassa on siis vähän kummallinen käsite. Lämpötila ei kuvaa systeemin kuvaa eksplisiittisesti toisin kuin energia. Tietty määrä lämpöenergiaa ei siis vastaa tiettyä lämpötilaa vaan lämpötila riippuu muista systeemin ominaisuuksista. Kiinteillä aineilla ja nesteillä lämpötila riippuu aineen lämpökapasiteetista, kaasuilla taasen tilavuudesta.
Mikäli siis pakkaat ne 100 kaasuhiukkasta tulitikkurasiaan, se on kuumempi kuin universumi jossa on ainoastaan 100 000 hiukkasta...
Niin ja onko tyhjiössä kylmä? No, jos lähdetään siitä, että lämpö on aineen ominaisuus, ei tyhjiöllä tätä ominaisuutta ole. Mutta toisaalta tyhjiössä taas on kylmä. Jos lämmin kappale viedään tyhjiöön se viilenee, koska se säteilee lämpöenergiaansa pois... Eli tyhjiö on tässä mielessä kylmä.
Avaruuden tyhjiöllä on kyllä tavallaan lämpötila, nimittäin 2,7 kelviniä. Tämä on taustasäteilyn lämpötila. Tämä lämpötila tulee siitä, että avaruuden taustasäteily vastaa sellaisen (ns. mustan)kappaleen säteilyä jonka lämpötila on 2,7 K.
Että näin.
ok, kiitos
Kaavassa E = N * 1/2 m^2, m=YHDEN hiukkasen (Ilmamolekyylin tms.) massa ja on hiukkasten nopeuksien neliöiden keskiarvon neliöjuuri, lyhyesti siis hiukkasten keskinopeus.
Vastaavasti lämpötila voidaan laskea kaavasta T= (m^2)/3k, missä k= boltzmannin vakio. (k=R/Na)