tyhjiössäkö kylmä?

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.
3805
Äänestä

Muut lukivat myös

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.

Äänestä
  • ok, kiitos

    Äänestä

  • 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)

    Äänestä

Kommentoi aloitusta


sauna kirjoitti:

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.

Anonyymi
5000

Ilmoita asiaton sisältö

  • Sisältää materiaalia, joka on loukkaavaa, herjaavaa, rasistista, uhkailevaa tai ahdistelevaa.

  • Materiaali sisältää nimiä, yhteystietoja tai muita henkilökohtaisia tietoja. Julkisuuden henkilöistä, julkisissa viroissa toimivista ihmisistä sekä yritysten vastuuhenkilöistä saa keskustella työhön liittyen. Myös yksityiselämään liittyvistä asioista voi keskustella siltä osin, kuin niistä on julkisesti kerrottu.

  • Sisältää lapsille haitallista tai heiltä kiellettyä materiaalia. Seksuaalinen sisältö on sallittua aiheeseen tarkoitetuilla palstoilla, joiden ikäraja on 18 vuotta.

  • Lainvastaista sisältöä voi olla mm. yksityiselämää loukkaavan tiedon levitys, kiihottaminen kansanryhmää vastaan, laiton uhkaaminen, alaikäisiin liittyvä seksuaalinen sisältö/grooming, petokset, identiteettivarkaudet, kunnianloukkaukset ja tekijänoikeusrikkomukset.

  • Sisältö ei liity palstan tai keskusteluketjun aiheeseen.

  • Viesti ei ole suomea tai ruotsia (pl. International Forums), se sisältää mainontaa, se sisältää tekijänoikeuksin suojattua materiaalia, se on massapostitus tai jokin muu syy.

Jaa keskustelu