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Groups > de.sci.physik > #143920 > unrolled thread

Re: Temperatur

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Contents

  Re: Temperatur Carla Schneider <carla_sch@yahoo.com> - 2023-01-17 17:39 +0100
    Re: Temperatur Thomas Heger <ttt_heg@web.de> - 2023-01-19 08:49 +0100
      Re: Temperatur Carla Schneider <carla_sch@yahoo.com> - 2023-01-19 18:31 +0100
        Re: Temperatur Thomas Heger <ttt_heg@web.de> - 2023-01-21 11:41 +0100
          Re: Temperatur Carla Schneider <carla_sch@yahoo.com> - 2023-01-21 13:38 +0100
            Re: Temperatur Thomas Heger <ttt_heg@web.de> - 2023-01-22 07:55 +0100
              Re: Temperatur Carla Schneider <carla_sch@yahoo.com> - 2023-01-22 18:05 +0100

#143920 — Re: Temperatur

Stefan Ram wrote:
> 
> Sieghard Schicktanz <Sieghard.Schicktanz@SchS.de> writes:
> |Hallo Carla,
> |Du schriebst am Mon, 16 Jan 2023 07:41:25 +0100:
> |>Deshalb haben alle Molekuele in einer Umgebung in so einem Gas die
> |>gleiche Temperatur. Wenn das CO2 in der Luft waermestrahlung
> |Nein, _so_ ist das falsch. Die Moleküle haben keine Temperatur, das
> |_Gas_ hat die Temperatur. 

Sehr viele davon koennen durchaus eine haben.
Die Temperatur als exakte Zahl gibts nur bei unendlich vielen Freiheitsgraden.
Sind es nur endlich viele hat die Temperature eine Unschaerfe.


> Du machst hier denselben Kategorienfehler
> |wie Dein(e) Vorposter.
> 
>   In einem idealen Gas im thermodynamischen Gleichgewicht bei
>   ruhendem Schwerpunkt verteilen sich die Teilchengeschwindigkeiten
>   nach der Maxwell-Boltzmann-Verteilung (MBV).
> 
>   Wenn ein Gas aus einem einzelnen Teilchen besteht und nach
>   der Voraussetzung aus dem obigen Absatz dessen Schwerpunkt
>   ruht, dann ruht dieses Teilchen. Man kann hier wohl schlecht
>   eine MBV anfitten und wohl noch am ehesten sagen, daß man
>   hier keine Temperatur definieren kann.
> 
>   Erst ab zwei Teilchen hat man überhaupt erst einmal
>   nichtverschwindende Geschwindigkeiten bei ruhendem
>   Schwerpunkt. Jetzt könnte man ein MBV anfitten. Damit
>   kommt man auf eine Temperatur, aber diese ist nicht
>   gut abgesichert, da die Datenbasis für das Anfitten
>   eben recht klein ist.

Es ging hier allerdings um CO2, da hat das Gasmolekuel innere Freiheitsgrade,
d.h. Schwingungen und Rotation um verschiedene Achsen.
Wenn das Molekuel gross genug ist reichts fuer eine unscharfe Temperatur, 
aber CO2 oder N2 sind  zu klein.

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#143946

Am 17.01.2023 um 17:39 schrieb Carla Schneider:
> Stefan Ram wrote:
>>
>> Sieghard Schicktanz <Sieghard.Schicktanz@SchS.de> writes:
>> |Hallo Carla,
>> |Du schriebst am Mon, 16 Jan 2023 07:41:25 +0100:
>> |>Deshalb haben alle Molekuele in einer Umgebung in so einem Gas die
>> |>gleiche Temperatur. Wenn das CO2 in der Luft waermestrahlung
>> |Nein, _so_ ist das falsch. Die Moleküle haben keine Temperatur, das
>> |_Gas_ hat die Temperatur.
>
> Sehr viele davon koennen durchaus eine haben.
> Die Temperatur als exakte Zahl gibts nur bei unendlich vielen Freiheitsgraden.
> Sind es nur endlich viele hat die Temperature eine Unschaerfe.
Schon für eine wirklich winzige Menge Gas (vielleicht 1/1000 ml normale 
Luft) sind die Freiheitsgrade praktisch unendlich.

Ob es überhaupt sinnvoll ist, von einzelnen Gasmolekülen auszugehen, das 
wage ich zu bezweifeln.

Das Problem gibt es analog bei Strom: Strom ist NICHT der Transport von 
Elektronen in Drähten.

Das kann man u.a. daran sehen, dass sich die Elektronen im Draht sehr 
langsam bewegen, der Strom aber mit nahezu Lichtgeschwindigkeit.

Man muß sich den Strom als Interaktion der Felder der Elektronen vorstellen.

Die 'Materialisierung' des Effekts 'Temperatur' in Gasen sollte man 
daher nicht so weit treiben, dass man sich Atome als kleine Kugeln 
vorstellt, welche mit Federn und Gelenken miteinander verbunden sind.

Allerdings basiert die kinetische Gastheorie auf diesem Bild, wo kleine 
Dinger durch den leeren Raum zischen und ständig gegeneinander prallen.

Das Bild darf man aber nicht so ernst nehmen, denn es stellt eine 
idealisierte Vereinfachung dar, ist aber nicht 'real', wie etwa Strom 
sich auch nicht wie Wasser in einem Schlauch verhält, dass statt 
Wassermolekülen aus Elektronen besteht.

Sowas sind Gedankenstützen und geben in nur etwa die tatsächlichen 
Zusammenhänge an.

...

TH

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#143952

Thomas Heger wrote:
> 
> Am 17.01.2023 um 17:39 schrieb Carla Schneider:
> > Stefan Ram wrote:
> >>
> >> Sieghard Schicktanz <Sieghard.Schicktanz@SchS.de> writes:
> >> |Hallo Carla,
> >> |Du schriebst am Mon, 16 Jan 2023 07:41:25 +0100:
> >> |>Deshalb haben alle Molekuele in einer Umgebung in so einem Gas die
> >> |>gleiche Temperatur. Wenn das CO2 in der Luft waermestrahlung
> >> |Nein, _so_ ist das falsch. Die Moleküle haben keine Temperatur, das
> >> |_Gas_ hat die Temperatur.
> >
> > Sehr viele davon koennen durchaus eine haben.
> > Die Temperatur als exakte Zahl gibts nur bei unendlich vielen Freiheitsgraden.
> > Sind es nur endlich viele hat die Temperature eine Unschaerfe.

> Schon für eine wirklich winzige Menge Gas (vielleicht 1/1000 ml normale
> Luft) sind die Freiheitsgrade praktisch unendlich.

Deshalb kann die auch eine Temperatur haben.
Dass die nicht unendlich genau bestimmt ist, ist in der
Praxis unerheblich weil man sowieso nicht so genau messen kann.

> 
> Ob es überhaupt sinnvoll ist, von einzelnen Gasmolekülen auszugehen, das
> wage ich zu bezweifeln.
Natuerlich ist es  sinnvoll, weil es der Realitaet entspricht.
Man kann die Eigenschaften des Gases aus denen seiner Teilchen berechnen.

> 
> Das Problem gibt es analog bei Strom: Strom ist NICHT der Transport von
> Elektronen in Drähten.

Sondern der Transport von Ladungen.
Das koennten auch positiv geladenene Teilchen sein,
aber in Metallen sind es Elektronen.

> 
> Das kann man u.a. daran sehen, dass sich die Elektronen im Draht sehr
> langsam bewegen, der Strom aber mit nahezu Lichtgeschwindigkeit.

Das waere aber auch bei Wasser in einem Rohr so.
Wenn du in ein volles Rohr an der einen Seite Wasser hineinpresst kommt
an der anderen Seite welches heraus, die Zeit die das dauert hat
nichts mit der Fliessgeschwindigkeit des Wassers zu tun sondern mit der
Schallgeschwindigkeit im Wasser.

> 
> Man muß sich den Strom als Interaktion der Felder der Elektronen vorstellen.
> 
> Die 'Materialisierung' des Effekts 'Temperatur' in Gasen sollte man
> daher nicht so weit treiben, dass man sich Atome als kleine Kugeln
> vorstellt, welche mit Federn und Gelenken miteinander verbunden sind.

Das funktioniert aber ganz gut wenn man Molekuelschwingungen oder
Rotation berechnen will.

> 
> Allerdings basiert die kinetische Gastheorie auf diesem Bild, wo kleine
> Dinger durch den leeren Raum zischen und ständig gegeneinander prallen.
> 
> Das Bild darf man aber nicht so ernst nehmen, denn es stellt eine
> idealisierte Vereinfachung dar, 

Wenn man noch anziehendes und abstossendes Van der Waals Potential dazu
nimmt, bekommt man sogar Gase die man verfluessigen kann, je nach
Temperatur und Druck, also nicht nur ideale sondern auch reale Gase.


> ist aber nicht 'real', wie etwa Strom
> sich auch nicht wie Wasser in einem Schlauch verhält, dass statt
> Wassermolekülen aus Elektronen besteht.

Das ist ja auch ein bischen anders, die Wassermolekuele stossen sich
nur ab wenn sie sich sehr nahe kommen, die Elektronen dagegen auch auf die
Entfernung, und der Draht funktioniert nur deshalb als Elektronenschlauch
weil dort ein Gitter aus positiven Ladungen drin das Elektronen anzieht.

> 
> Sowas sind Gedankenstützen und geben in nur etwa die tatsächlichen
> Zusammenhänge an.

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#143975

Am 19.01.2023 um 18:31 schrieb Carla Schneider:

>>>
>>> Sehr viele davon koennen durchaus eine haben.
>>> Die Temperatur als exakte Zahl gibts nur bei unendlich vielen Freiheitsgraden.
>>> Sind es nur endlich viele hat die Temperature eine Unschaerfe.
>
>> Schon für eine wirklich winzige Menge Gas (vielleicht 1/1000 ml normale
>> Luft) sind die Freiheitsgrade praktisch unendlich.
>
> Deshalb kann die auch eine Temperatur haben.
> Dass die nicht unendlich genau bestimmt ist, ist in der
> Praxis unerheblich weil man sowieso nicht so genau messen kann.

Messen war überhaupt nicht der Punkt, um den es ging.

Die Frage war, ob man einzelnen Molekülen eine Temperatur zuordnen kann 
oder nur einer gewissen Anzahl an Molekülen.

>>
>> Ob es überhaupt sinnvoll ist, von einzelnen Gasmolekülen auszugehen, das
>> wage ich zu bezweifeln.
> Natuerlich ist es  sinnvoll, weil es der Realitaet entspricht.
> Man kann die Eigenschaften des Gases aus denen seiner Teilchen berechnen.
>
>>
>> Das Problem gibt es analog bei Strom: Strom ist NICHT der Transport von
>> Elektronen in Drähten.
>
> Sondern der Transport von Ladungen.
> Das koennten auch positiv geladenene Teilchen sein,
> aber in Metallen sind es Elektronen.
>
>>
>> Das kann man u.a. daran sehen, dass sich die Elektronen im Draht sehr
>> langsam bewegen, der Strom aber mit nahezu Lichtgeschwindigkeit.
>
> Das waere aber auch bei Wasser in einem Rohr so.
> Wenn du in ein volles Rohr an der einen Seite Wasser hineinpresst kommt
> an der anderen Seite welches heraus, die Zeit die das dauert hat
> nichts mit der Fliessgeschwindigkeit des Wassers zu tun sondern mit der
> Schallgeschwindigkeit im Wasser.

Die 'Schallgeschwindigkeit' beim Strom nennt man auch c, ist aber höher 
als in der Luft.

Jedenfalls wird die Energie beim Strom mit c transportiert und nicht mit 
der Driftgeschwindigkeit von Elektronen im Draht.

Der Unterschied ist jetzt eher philosophischer Natur. Aber machen sollte 
man den schon.

Es sind nämlich letztlich die Felder, welche interagieren und das 
bilden, was wir 'Strom' nennen.

Ob da noch Elektronen involviert sind oder nicht, das spielt keine 
sonderliche Rolle.

TH

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#143977

Thomas Heger wrote:
> 
> Am 19.01.2023 um 18:31 schrieb Carla Schneider:
> 
> >>>
> >>> Sehr viele davon koennen durchaus eine haben.
> >>> Die Temperatur als exakte Zahl gibts nur bei unendlich vielen Freiheitsgraden.
> >>> Sind es nur endlich viele hat die Temperature eine Unschaerfe.
> >
> >> Schon für eine wirklich winzige Menge Gas (vielleicht 1/1000 ml normale
> >> Luft) sind die Freiheitsgrade praktisch unendlich.
> >
> > Deshalb kann die auch eine Temperatur haben.
> > Dass die nicht unendlich genau bestimmt ist, ist in der
> > Praxis unerheblich weil man sowieso nicht so genau messen kann.
> 
> Messen war überhaupt nicht der Punkt, um den es ging.
> 
> Die Frage war, ob man einzelnen Molekülen eine Temperatur zuordnen kann
> oder nur einer gewissen Anzahl an Molekülen.

Es gibt Molekuele die so gross sind dass man das kann, aber bei CO2 braucht
man eine gewisse Anzahl davon.

> 
> >>
> >> Ob es überhaupt sinnvoll ist, von einzelnen Gasmolekülen auszugehen, das
> >> wage ich zu bezweifeln.
> > Natuerlich ist es  sinnvoll, weil es der Realitaet entspricht.
> > Man kann die Eigenschaften des Gases aus denen seiner Teilchen berechnen.
> >
> >>
> >> Das Problem gibt es analog bei Strom: Strom ist NICHT der Transport von
> >> Elektronen in Drähten.
> >
> > Sondern der Transport von Ladungen.
> > Das koennten auch positiv geladenene Teilchen sein,
> > aber in Metallen sind es Elektronen.
> >
> >>
> >> Das kann man u.a. daran sehen, dass sich die Elektronen im Draht sehr
> >> langsam bewegen, der Strom aber mit nahezu Lichtgeschwindigkeit.
> >
> > Das waere aber auch bei Wasser in einem Rohr so.
> > Wenn du in ein volles Rohr an der einen Seite Wasser hineinpresst kommt
> > an der anderen Seite welches heraus, die Zeit die das dauert hat
> > nichts mit der Fliessgeschwindigkeit des Wassers zu tun sondern mit der
> > Schallgeschwindigkeit im Wasser.
> 
> Die 'Schallgeschwindigkeit' beim Strom nennt man auch c, ist aber höher
> als in der Luft.
> 
> Jedenfalls wird die Energie beim Strom mit c transportiert und nicht mit
> der Driftgeschwindigkeit von Elektronen im Draht.
> 
> Der Unterschied ist jetzt eher philosophischer Natur. Aber machen sollte
> man den schon.

Wuerde ich jetzt nicht sagen,bei der Datenuebertragung durch ein Kabel spielt
die Geschwindigkeit durchaus eine Rolle.

> 
> Es sind nämlich letztlich die Felder, welche interagieren und das
> bilden, was wir 'Strom' nennen.
> 
> Ob da noch Elektronen involviert sind oder nicht, das spielt keine
> sonderliche Rolle.

Natuerlich spielt das eine Rolle da die Felder von diesen Elektronen ausgehen.
Eigentlich waren die Felder nur eine Methode die Wechselwirkung der Elektronen 
zu beschreiben.

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#143984

Am 21.01.2023 um 13:38 schrieb Carla Schneider:
> Thomas Heger wrote:
>>
>> Am 19.01.2023 um 18:31 schrieb Carla Schneider:
>>
>>>>>
>>>>> Sehr viele davon koennen durchaus eine haben.
>>>>> Die Temperatur als exakte Zahl gibts nur bei unendlich vielen Freiheitsgraden.
>>>>> Sind es nur endlich viele hat die Temperature eine Unschaerfe.
>>>
>>>> Schon für eine wirklich winzige Menge Gas (vielleicht 1/1000 ml normale
>>>> Luft) sind die Freiheitsgrade praktisch unendlich.
>>>
>>> Deshalb kann die auch eine Temperatur haben.
>>> Dass die nicht unendlich genau bestimmt ist, ist in der
>>> Praxis unerheblich weil man sowieso nicht so genau messen kann.
>>
>> Messen war überhaupt nicht der Punkt, um den es ging.
>>
>> Die Frage war, ob man einzelnen Molekülen eine Temperatur zuordnen kann
>> oder nur einer gewissen Anzahl an Molekülen.
>
> Es gibt Molekuele die so gross sind dass man das kann, aber bei CO2 braucht
> man eine gewisse Anzahl davon.
>


https://de.wikipedia.org/wiki/Kohlenstoffdioxid

Quote:

"Die Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindungen sind durch die unterschiedlichen 
Elektronegativitäten von Kohlenstoff und Sauerstoff polarisiert; die 
elektrischen Dipolmomente heben sich aber durch die Molekülsymmetrie 
nach außen hin gegenseitig auf, so dass das Molekül kein elektrisches 
Dipolmoment aufweist. Der (Biege-)Schwingungsmode des Moleküls, bei der 
sich das Kohlenstoffatom senkrecht zur Achse und die Sauerstoffatome in 
entgegengesetzter Richtung bewegen (und umgekehrt), entspricht eine 
Infrarot-Wellenlänge von 15 μm. Diese 15-μm-Strahlung ist der 
wesentliche Anteil der Wirkung von Kohlenstoffdioxid als Treibhausgas.
"

Also nochmal:

es sind interne Resonanzfrequenzen, welche es dem einzelnen CO2-Molekül 
ermöglichen, mit der IR Strahlung zu interagieren.

Der angeregte Zustand nach einer IR-Absorption entspricht dabei einer 
höheren Temperatur, da die aufgenommene Energie ja thermischer Natur war 
(da IR) und man diese Aufnahme von IR sehr wohl als 'Erwärmung' des 
einen, einzelnen, solitären Moleküls auffassen kann.

Hättest du recht und Temperatur gäbe es nur für Ensembles, dann könnten 
dünne Gase garnichts absorbieren, weil die Interaktion mit den 
Nachbarmolekülen nicht möglich ist, wenn da keine sind.

Dünne Gase haben aber schon eine Temperatur und können bestimmte 
Frequenzen absorbieren und diese Frequenzen hängen auch nicht vom Druck 
ab, sondern von der Art der Moleküle.

Das zeigt doch recht deutlich, dass es innere Schwingungszustände der 
einzelnen Molküle sind, welche für die Absorption sorgen.

Diesen Schwingungen muß man eine Temperatur zuordnen, da sonst die 
aufgenommene thermische Energie weg wäre.

...


TH

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#143994

Thomas Heger wrote:
> 
> Am 21.01.2023 um 13:38 schrieb Carla Schneider:
> > Thomas Heger wrote:
> >>
> >> Am 19.01.2023 um 18:31 schrieb Carla Schneider:
> >>
> >>>>>
> >>>>> Sehr viele davon koennen durchaus eine haben.
> >>>>> Die Temperatur als exakte Zahl gibts nur bei unendlich vielen Freiheitsgraden.
> >>>>> Sind es nur endlich viele hat die Temperature eine Unschaerfe.
> >>>
> >>>> Schon für eine wirklich winzige Menge Gas (vielleicht 1/1000 ml normale
> >>>> Luft) sind die Freiheitsgrade praktisch unendlich.
> >>>
> >>> Deshalb kann die auch eine Temperatur haben.
> >>> Dass die nicht unendlich genau bestimmt ist, ist in der
> >>> Praxis unerheblich weil man sowieso nicht so genau messen kann.
> >>
> >> Messen war überhaupt nicht der Punkt, um den es ging.
> >>
> >> Die Frage war, ob man einzelnen Molekülen eine Temperatur zuordnen kann
> >> oder nur einer gewissen Anzahl an Molekülen.
> >
> > Es gibt Molekuele die so gross sind dass man das kann, aber bei CO2 braucht
> > man eine gewisse Anzahl davon.
> >
> 
> https://de.wikipedia.org/wiki/Kohlenstoffdioxid
> 
> Quote:
> 
> "Die Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindungen sind durch die unterschiedlichen
> Elektronegativitäten von Kohlenstoff und Sauerstoff polarisiert; die
> elektrischen Dipolmomente heben sich aber durch die Molekülsymmetrie
> nach außen hin gegenseitig auf, so dass das Molekül kein elektrisches
> Dipolmoment aufweist. Der (Biege-)Schwingungsmode des Moleküls, bei der
> sich das Kohlenstoffatom senkrecht zur Achse und die Sauerstoffatome in
> entgegengesetzter Richtung bewegen (und umgekehrt), entspricht eine
> Infrarot-Wellenlänge von 15 ?m. Diese 15-?m-Strahlung ist der
> wesentliche Anteil der Wirkung von Kohlenstoffdioxid als Treibhausgas.
> "
> 
> Also nochmal:
> 
> es sind interne Resonanzfrequenzen, welche es dem einzelnen CO2-Molekül
> ermöglichen, mit der IR Strahlung zu interagieren.
> 
> Der angeregte Zustand nach einer IR-Absorption entspricht dabei einer
> höheren Temperatur, da die aufgenommene Energie ja thermischer Natur war
> (da IR) und man diese Aufnahme von IR sehr wohl als 'Erwärmung' des
> einen, einzelnen, solitären Moleküls auffassen kann.
> 
> Hättest du recht und Temperatur gäbe es nur für Ensembles, dann könnten
> dünne Gase garnichts absorbieren, weil die Interaktion mit den
> Nachbarmolekülen nicht möglich ist, wenn da keine sind.

Klar koennen einzelne Molekuele etwas absorbieren und auch abstrahlen, 
aber das ist dann nicht thermisch.

Ein Molekuel aus 3 Atomen das Biegeschwingungen macht kann keine Temperatur
haben es ist einfach in einem angeregten Zustand oder im Grundzustand.
Die Temperatur ist eine Eigenschaft den ein Ensemble aus vielen solchen
Molekuelen haben kann wenn ihre Anregungszustaende dem
https://en.wikipedia.org/wiki/Equipartition_theorem
genuegen, bzw. dem der quantenmechanischen Entsprechung wenn die Temperatur zu niedrig ist.




> 
> Dünne Gase haben aber schon eine Temperatur und können bestimmte
> Frequenzen absorbieren und diese Frequenzen hängen auch nicht vom Druck
> ab, sondern von der Art der Moleküle.

Sicher, die Gasmolekuele sind ja die meiste Zeit ungestoert, zwischen zwei
Stoessen mit anderen Gasmolekuelen. Aber wenn sie stossen dann
tauschen auch die inneren Freiheitsgrade Energie aus mit den Freiheitsgraden
der linearen Bewegung.

> 
> Das zeigt doch recht deutlich, dass es innere Schwingungszustände der
> einzelnen Molküle sind, welche für die Absorption sorgen.

Natuerlich sorgen die fuer die Absorption.

> 
> Diesen Schwingungen muß man eine Temperatur zuordnen, da sonst die
> aufgenommene thermische Energie weg wäre.

Ja, allerdings ist das ein statistisches Mittel ueber sehr viele Molekuele.
Weil aber die Molekuele so oft mit anderen zusammenstossen, gleicht
sich diese Temperatur praktisch sofort mit der Temperatur des Gases aus,
ausser eben bei sehr duennen Gasen wie auf der Erde in der Ionosphaere und Exosphaere,
wo die Molekuele so gut wie nie zusammenstossen.

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