Temperatur: Unterschied zwischen den Versionen

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Die '''Temperatur''' ist eine [[physikalische Größe]], die durch das '''thermodynamische Gleichgewicht''' definiert wird, das sich einstellt, wenn zwei [[Körper (Physik)|Körper]] die gleiche Temperatur haben. Es findet dann in Summe keine [[Wärme]]übertragung statt. Solange die beiden Körper unterschiedliche Temperatur haben, fließt [[Wärme]] solange vom wärmeren Körper zum kälteren, bis sich ihre Temperaturen ausgeglichen haben und damit der Gleichgewichtszustand erreicht ist.  
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Die '''Temperatur''' ist eine [[physikalische Größe]], die durch das '''thermodynamische Gleichgewicht''' definiert wird, das sich einstellt, wenn zwei [[Körper (Physik)|Körper]] die gleiche Temperatur haben. Es findet dann in Summe keine [[Wärme]]übertragung statt. Solange die beiden Körper unterschiedliche Temperatur haben, fließt [[Wärme]] vom wärmeren Körper zum kälteren, bis sich ihre Temperaturen ausgeglichen haben und damit der Gleichgewichtszustand erreicht ist. Damit ist eine [[Entropie]]zunahme verbunden, die aus der grundlegenden Tendenz der [[physisch]]en [[Wärme]] resultiert, sich gleichmäßig im [[Raum]] zu verteilen. Aus [[Statistische Physik|statistischen]] Gründen ist diese Gleichverteilung, die letzlich alle gestalteten [[Struktur]]en auflöst, wesentlich wahrscheinlicher, als dass sich Wärme ''von selbst'' an einem bestimmten Ort konzentriert. Das ist die Grundaussage des [[2. Hauptsatz der Thermodynamik|2. Hauptsatzes der Thermodynamik]].
  
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Die meisten [[Stoff]]e ziehen sich zusammen, das heißt sie verkleinern ihr Volumen, wenn sie abgekühlt werden - ein Effekt, der für den Bau einfacher '''Thermometer''', z.B. Quecksilberthermometer, ausgenützt wird. Ein wichtige  Ausnahme von dieser Regel ist das [[Wasser]], das bei 4 °C seine größte Dichte erreicht und sich bei weiterer Abkühlung wieder ausdehnt; daher schwimmt [[Eis]] auf dem flüssigen Wasser, was von essentieller Bedeutung für das [[Leben]] auf unserer [[Erde (Planet)|Erde]] ist.
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Die meisten [[Stoff]]e ziehen sich zusammen, das heißt sie verkleinern ihr Volumen, wenn sie abgekühlt werden - ein Effekt, der für den Bau einfacher '''Thermometer''', z.B. Quecksilberthermometer, ausgenützt wird. Ein wichtige  Ausnahme von dieser Regel ist das [[Wasser]], das bei 4 °C seine größte Dichte erreicht und sich bei weiterer Abkühlung wieder ausdehnt; daher schwimmt [[Eis]] auf dem flüssigen Wasser, was von essentieller Bedeutung für das [[Leben]] auf unserer [[Erde (Planet)|Erde]] ist.
  
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In vielen Länder wird die Temperatur in [[Grad Celsius|Grad Celsius (°C)]], in den [[Vereinigte Staaten|USA]] in [[Wikipedia:Grad Fahrenheit|Grad Fahrenheit]] gemessen. Die offizielle [[SI-Einheit]] für die '''absolute Temperatur''' (auch '''thermodynamische Temperatur''' genannt) ist das [[Kelvin|Kelvin (K)]], das vom '''absoluten Nullpunkt''' aus gemessen wird, der −273,15 °C entspricht.
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Der absolute Nullpunkt lässt sich anschaulich aus dem Gesetz von Gay-Lussac ableiten: Der Quotient aus Volumen und Temperatur ist stets konstant. Da ein negatives Volumen im physikalischen [[Raum]] nicht sinnvoll ist, muss es für die Temperatur eine untere Grenze geben. Diese Ableitung ist allerdings problematisch, da sie nur für [[Ideales Gas|ideale Gase]] gültig ist.  
  
 
1848 hat [[Wikipedia:William Thomson, 1. Baron Kelvin|William Thomson]] aufgezeigt, dass der mit der Abkühlung verbundene Wärme- bzw. [[Energie]]verlust entscheidend ist. Mit dem Erreichen des absoluten Nullpunkts erreicht das System sein Energieminimum und kann keine Energie mehr abgegeben. Aus [[Quantenmechanik|quantenmechanischen]] Gründen verfügt das System aber auch dann noch über eine gewisse, allerdings nicht physikalisch nutzbare '''Nullpunktsenergie''' <math>E_0</math>, die der Grundschwingung des Systems entspricht.
 
1848 hat [[Wikipedia:William Thomson, 1. Baron Kelvin|William Thomson]] aufgezeigt, dass der mit der Abkühlung verbundene Wärme- bzw. [[Energie]]verlust entscheidend ist. Mit dem Erreichen des absoluten Nullpunkts erreicht das System sein Energieminimum und kann keine Energie mehr abgegeben. Aus [[Quantenmechanik|quantenmechanischen]] Gründen verfügt das System aber auch dann noch über eine gewisse, allerdings nicht physikalisch nutzbare '''Nullpunktsenergie''' <math>E_0</math>, die der Grundschwingung des Systems entspricht.
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Aktuelle Version vom 27. Februar 2020, 19:29 Uhr

Anschauliche Ableitung des absoluten Nullpunkts aus dem Gesetz von Gay-Lussac
Die Nullpunktsenergie eines quantenmechanisch als harmonischer Oszillator beschriebenen Systems.

Die Temperatur ist eine physikalische Größe, die durch das thermodynamische Gleichgewicht definiert wird, das sich einstellt, wenn zwei Körper die gleiche Temperatur haben. Es findet dann in Summe keine Wärmeübertragung statt. Solange die beiden Körper unterschiedliche Temperatur haben, fließt Wärme vom wärmeren Körper zum kälteren, bis sich ihre Temperaturen ausgeglichen haben und damit der Gleichgewichtszustand erreicht ist. Damit ist eine Entropiezunahme verbunden, die aus der grundlegenden Tendenz der physischen Wärme resultiert, sich gleichmäßig im Raum zu verteilen. Aus statistischen Gründen ist diese Gleichverteilung, die letzlich alle gestalteten Strukturen auflöst, wesentlich wahrscheinlicher, als dass sich Wärme von selbst an einem bestimmten Ort konzentriert. Das ist die Grundaussage des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik.

Thermometer

Thermometer mit Celsius-Skala (links) und Fahrenheit-Skala (rechts)

Die meisten Stoffe ziehen sich zusammen, das heißt sie verkleinern ihr Volumen, wenn sie abgekühlt werden - ein Effekt, der für den Bau einfacher Thermometer, z.B. Quecksilberthermometer, ausgenützt wird. Ein wichtige Ausnahme von dieser Regel ist das Wasser, das bei 4 °C seine größte Dichte erreicht und sich bei weiterer Abkühlung wieder ausdehnt; daher schwimmt Eis auf dem flüssigen Wasser, was von essentieller Bedeutung für das Leben auf unserer Erde ist.

In vielen Länder wird die Temperatur in Grad Celsius (°C), in den USA in Grad Fahrenheit gemessen. Die offizielle SI-Einheit für die absolute Temperatur (auch thermodynamische Temperatur genannt) ist das Kelvin (K), das vom absoluten Nullpunkt aus gemessen wird, der −273,15 °C entspricht.

Die Raumtemperatur, die in bewohnten Räumen herrscht, wird zumeist mit 20 °C (293,15 K) angesetzt.

Absoluter Nullpunkt

Der absolute Nullpunkt lässt sich anschaulich aus dem Gesetz von Gay-Lussac ableiten: Der Quotient aus Volumen und Temperatur ist stets konstant. Da ein negatives Volumen im physikalischen Raum nicht sinnvoll ist, muss es für die Temperatur eine untere Grenze geben. Diese Ableitung ist allerdings problematisch, da sie nur für ideale Gase gültig ist.

1848 hat William Thomson aufgezeigt, dass der mit der Abkühlung verbundene Wärme- bzw. Energieverlust entscheidend ist. Mit dem Erreichen des absoluten Nullpunkts erreicht das System sein Energieminimum und kann keine Energie mehr abgegeben. Aus quantenmechanischen Gründen verfügt das System aber auch dann noch über eine gewisse, allerdings nicht physikalisch nutzbare Nullpunktsenergie LaTeX: E_0, die der Grundschwingung des Systems entspricht.

Siehe auch

Literatur

Steiner big.jpg
Literaturangaben zum Werk Rudolf Steiners folgen, wenn nicht anders angegeben, der Rudolf Steiner Gesamtausgabe (GA), Rudolf Steiner Verlag, Dornach/Schweiz
Email: verlag@steinerverlag.com URL: www.steinerverlag.com. Freie Werkausgaben gibt es auf fvn-rs.net, archive.org und im Rudolf Steiner Online Archiv.
Eine textkritische Ausgabe grundlegender Schriften Rudolf Steiners bietet die Kritische Ausgabe (SKA) (Hrsg. Christian Clement): steinerkritischeausgabe.com
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Hilfreiche Werkzeuge zur Orientierung in Steiners Gesamtwerk sind Christian Karls kostenlos online verfügbares Handbuch zum Werk Rudolf Steiners und
Urs Schwendeners Nachschlagewerk Anthroposophie unter weitestgehender Verwendung des Originalwortlautes Rudolf Steiners.
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