Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning 16 frågor/svar hittade Värme [20991] Svar: Som du formulerat frågan är detta emellertid inte helt sant eftersom din termometer innehåller molekyler, så den kan ha en definierad temperatur. Vilken temperatur då? Hela observerbara universum innehåller elektromagnetisk strålning med temperaturen 2.7 K, se fråga 705 . Din termometer kommer att vara i jämvikt med den kosmiska bakgrundsstrålningen och visa 2.7 K. Nyckelord: temperatur/temperaturskalor [17]; kosmisk bakgrundsstrålning [19]; Värme [20483] Svar: Värme är ju materiepartiklarnas slumpmässiga rörelse. Ju högre temperatur desto snabbare rörelse. Den speciella relativitetsteorin omöjliggör att hastigheten för partiklar med vilomassa blir lika med ljushastigheten c. Partiklarnas massa ökar så att massan går mot oändligheten när hastigheten närmar sig c. Energin som tillförs för att värma en samling partiklar kommer alltså att bli massa i stället för ökande kinetisk energi (och därmed hastighet). Det finns fler effekter som begränsar möjliga temperaturer: Se vidare Absolute_hot och fråga 18902 , 17592 och 13270 . Nyckelord: temperatur/temperaturskalor [17]; [20263] Svar: Jag antar att SMHI använder termometrar av hög kvalité som ger tillräckligt bra värden. Precisionen är säkert bättre än osäkerheten beroende på mätstationens omgivning. Ja, termometrarna (numera inte kvicksilver utan motståndstermometrar) kontrolleras med jämna mellanrum. Länk 2 ger detaljerad information om SMHIs temperaturmätningar. Nyckelord: temperatur/temperaturskalor [17]; 1 https://www.astm.org/Standards/temperature-measurement-standards.html Värme [19406] Svar: mv2/2 = 3kT/2 där m är molekylens massa, v2 är kvadratiska medelvärdet av molekylernas hastighet och k är Boltzmann-konstanten (Boltzmann_constant ). Sambandet mellan värmestrålning och temperatur ges av Plancks strålningslag, se fråga 12397 . Wiens förskjutningslag, se fråga 12397 , ger ett direkt samband mellan maximum för temperaturstrålningen och temperaturen: lmax*T = 2.898×10−3 m·K Nyckelord: temperatur/temperaturskalor [17]; Värme [18902] Ursprunglig fråga: Svar: Enkelt uttryck är temperatur ett mått på partiklars (atomer/molekyler i en gas) slumpmässiga rörelse. Vid 0 Kelvin (-273.15oC) står partiklarna stilla och oordningen upphör. Inget kan alltså vara kallare än absoluta nollpunkten. Trots detta kan absoluta temperaturer vara negativa, se nedan. Att man med negativa temperaturer kan åstadkomma att entropilagen inte gäller och därmed få verkningsgrader som är större än 1 tror jag inte på. De försök man gjort bygger på subtila kvantmekaniska effekter som man inte har i t.ex. en motor. Det nya är att man har experimentellt visat ett system med negativ temperatur. Detta betyder inte att rapporten är fel eller ointressant. Låt oss börja med ett par definitioner av fysikaliska storheter: entropi (mikroskopisk definition) (entropy , entropi ) I den mikroskopiska definitionen, som används inom statistisk mekanik, mäter entropin oordningen hos varje individuell frihetsgrad, det vill säga variationen av mikrotillstånd. Den totala entropin är summan av varje entropibidrag från respektive frihetsgrad, exempelvis vibrationsfrekvens, magnetiskt bidrag, och dylikt. Entropi betecknas ofta med bokstaven S. Termodynamikens andra huvudsats säger att naturens riktning är att öka oordningen, vilket oftast postuleras som att jämvikt uppstår då entropin uppnått sitt maximala värde. Låt oss ta det enklast möjliga systemet som exempel: en rad med N stycken spinn 1/2 atomer som sitter på en endimensionell tråd. Vi har även ett magnetfält av styrkan B. Den enda frihetsgraden är att spinnet kan ändras mellan + och - (spinn upp och ner). Om atomernas magnetiska moment är u blir den totala energin E = (N+ - N-)*uB där Nx är antalet atomer i respektive tillstånd. Observera att med denna definition är E noll om vi har lika många spinn-up som spinn-ner. Det lägsta energitillståndet har vi när alla atomer har spinn-ner, E = -NuB. Detta är systemets absoluta nollpunkt. Det finns bara ett sätt att åstadkomma detta tillstånd: alla atomer har spinn-ner. Entropin S är logaritmen av antalet tillstånd, så vi får S = log(1) = 0. Om vi nu adderar energin uB till systemet, så behöver vi ändra spinnet till upp för en partikel. Den finns N möjligheter, så entropin är S = log(N). Om vi adderar ett kvantum energi till, får vi N(N-1)/2 möjliga subtillstånd. Vi ser alltså att entropin ökar med ökande energi, dvs temperaturen (1/T = dS/dE, se nedanstående definition av temperatur) är positiv. Entropin kan emellertid inte öka obegränsat eftersom vi har en maximal energi +NuB med alla atomer i spinn-up tillståndet. Här finns det återigen bara ett subtillstånd, och entropin är 0. Om vi tar bort ett kvantum energi har vi en atom med spinn-ner, dvs S = log(N). För ökande energi har vi alltså i detta området en negativ temperatur 1/T=dS/dE eftersom dS är negativt. Vi har alltså skapat ett system där entropin först växer från 0 till ett maximum (med hälften spinn-up och hälften spinn-ner). Därefter minskar entropin till 0 när alla atomer har spinn-up. Temperaturen är från början positiv och ökar till positiva oändligheten vid entropins extremvärde (dS/dE=0). Där slår temperaturen över till negativa oändligheten och fortsätter att öka till den maximala energin. Observera att området med negativ temperatur är varmare än det med positiv temperatur. Detta är helt enkelt en konsekvens av hur absoluta temperaturen definierats. Förutsättningen att kunna tala om negativ temperatur är alltså att energin hos systemet har ett maximum. Detta är möjligt bara för vissa frihetsgrader som t.ex. spinn. Den totala entropin för ett system är summan av entropin för de olika frihetsgraderna. Om man i systemet inkluderar translationsenergi som inte har något maxvärde, så kan man inte tala om negativa temperaturer. temperatur (temperature , temperatur ) Temperatur är en fysikalisk storhet och ett mått på det som vanligtvis uppfattas som värme och kyla. Värmeflödet är från en högre temperatur till en lägre temperatur. Vid lika temperatur är föremål i termisk jämvikt. Temperatur kan också beskrivas som den kinetiska energin hos ett ämne. D.v.s. rörelsen hos molekylerna/atomerna inom ämnet. Vid högre temperatur rör de sig mer och vid lägre temperatur mindre. Temperaturen kontrollerar alltså flödet av värme mellan olika system, och som i alla fysikaliska system strävar naturen mot maximal entropi dvs det tillstånd som kan realiseras på flest sätt. Sambandet mellan entropi och temperatur är 1/T=dS/dE Så länge entropin ökar med energin (dS/dE > 0) är T alltid positiv. Bara vissa frihetsgrader kan ha negativ temperatur, se exemplet ovan. Förutsättningen är att växelverkan med andra frihetsgrader är tillräckligt liten. Se Thermodynamic_temperature#Definition_of_thermodynamic_temperature . Maximal temperatur: För ett normalt system av partiklar med translationsenergi finns ingen skarp övre gräns för energin, åtminstone om man betraktar "normala" temperaturer. Vi mycket höga temperaturer kommer partiklarna att kollidera och producera partikel/antipartikelpar och fotoner. Detta medför en ökning av antalet frihetsgrader och en reduktion av temperaturhöjningen. Vid tillräckligt hög temperatur stöter man på samma problem som när man försöker beskriva universum nära big bang. Experimentet som rapporteras i länk 1 involverar inte spinn utan är cirka 100000 atomer i vakuum som kyls ned till en miljarddels K i optiska fällor som åstadkoms med laserstrålar. Dessa skapar ett optiskt gitter med atomerna regelbundet ordnade som i en kristall (se nedanstående figur från optical_lattice ). Atomerna kan röra sig mellan olika positioner med tunneleffekten, men den kinetiska energin har en övre gräns. På grund av detta kan systemet uppvisa negativa temperaturer vilket även påvisats i experimentet. Se vidare länk 2, temperatur/temperaturskalor och Absolute_hot . Nyckelord: absoluta nollpunkten [9]; temperatur/temperaturskalor [17]; 1 http://www.mpg.de/6776082/negative_absolute_temperature Värme [17592] Svar: Om man med rymden menar vakuumet, så har det ingen temperatur, se fråga 1477 . Man kan tolka frågan mer generellt: vad är de extrema temperaturerna i universum? I så fall blir den lägsta temperaturen mycket nära den absoluta nollpunkten -273.15oC i ett område där det inte finns några stjärnor som värmer med sin strålning. Under mycket kort tid kan temperaturer på 350 miljarder oC uppnås t.ex. i kolliderande neutronstjärnor. Den engelska artikeln om temperatur innehåller en tabell med exempel på temperaturen hos olika objekt, se Temperature#Examples_of_temperature . Lägg märke till att flera av de högsta och lägsta temperaturerna är producerade av människan! Nyckelord: temperatur/temperaturskalor [17]; Värme [17401] var används de tre skalorna? vad betyder "den absoluta nollpunkten"? Svar: I fysiken använder man nästan uteslutande absoluta temperaturer (K). I de flesta länder är oC standard, men Storbritanien ger ofta även oF. I USA avänds fortfarande nästan uteslutande oF för väderrapporter. Absoluta nollpunkten är den teoretiskt lägsta temperaturen som går att uppnå. Ur ett klassiskt perspektiv motsvarar absoluta nollpunkten den temperatur där atomernas och molekylernas vibrationer helt avstannar. Kvantmekaniken förbjuder dock via Heisenbergs obestämdhetsrelation en sådan situation – i stället ses absoluta nollpunkten som den temperatur där samtliga partiklar når sin lägsta energi, det vill säga befinner sig i grundtillståndet. Internationellt har man definierat absoluta nollpunkten som 0 K på Kelvinskalan, eller −273,15°C på Celsiusskalan. Som utgångspunkt för definitionen har man använt sig av vattnets trippelpunkt vid 0,01°C (273,16 K). Vetenskapen har nått temperaturer mycket nära absoluta nollpunkten och där observerat kvantmekaniska effekter hos materia som exempelvis supraledning och suprafluiditet. Se Absoluta_nollpunkten . Nyckelord: temperatur/temperaturskalor [17]; 1 http://abyss.uoregon.edu/~js/glossary/temperature_scale.html Materiens innersta-Atomer-Kärnor [16315] Värme är ju atomer in rörelse, vid noll kelvin står atomerna stilla. Hur hög är temperaturen om man hypotetiskt skulle få upp ett antal atomer till ljusets hastighet? Svar: Angående låga temperaturer, se fråga 4955 . Atomerna kan aldrig komma upp i ljusets hastighet eftersom det skulle krävas oändlig energi. I princip finns dock ingen energigräns men se fråga 5956. Temperatur är även slumpmässig rörelse, så det duger inte att bara accelerera atomerna. Se även fråga 4955 Nyckelord: temperatur/temperaturskalor [17]; Värme [13270] Svar: För mycket höga temperaturer måste man alltså använda relativistiska uttryck för rörelseenergi, vilket gör uttrycket lite mer komplicerat, se Maxwell-Boltzmann_distribution#Distribution_for_relativistic_speeds . Om man däremot går mot hög temperatur OCH hög densitet som i Big Bang före 10-43 sekunder, så har vi i dag ingen fysikalisk teori som bra beskriver förhållandena. Om partiklarna kolliderar händer det konstiga saker (det bildas nya partiklar/antipartiklar), och på så sätt begränsas temperaturen. Nyckelord: temperatur/temperaturskalor [17]; Värme [12641] Ursprunglig fråga: Svar: Den linjära temperaturskalan vi använder är faktiskt lämpligare så länge vi talar om normala temperaturer, säg 0-100 grader. En logaritmisk skala hade blivit "utdragen" i ena ändan och "hoptryckt" i den andra. En logaritmisk skala är lämplig när man vill spänna över många tiopotenser, viket är fallet t.ex. för vätejonskoncentration (pH). Se vidare länk 1, temperatur/temperaturskalor och About Temperature . Nyckelord: temperatur/temperaturskalor [17]; Blandat [12407] Svar: F = (9/5)*C + 32 Se även Konvertera.nu . Se även fråga 4639 Nyckelord: vatten/is [49]; temperatur/temperaturskalor [17]; Värme [5956] Svar: Se även fråga 4220 Nyckelord: temperatur/temperaturskalor [17]; Energi [3152] Svar:
När det gäller vatten så knuffar molekylerna på varandra, häftigare
ju högre temperaturen är. Men molekylerna är inte oberoende av
varandra. Den mesta tiden sitter de fast vid varandra med
så kallade vätebindningar. Hur detta mönster ser ut, beror på
temperaturen. Så vatten är ännu besvärligare att beskriva.
Det här var inget lättbegripligt svar, men allt är inte lätt.
Det är i varje fall energin du ska tänka på. Naturen behöver inte
tänka alls.
Nyckelord: temperatur/temperaturskalor [17]; Partiklar [9718] Har två frågor: 1. Det kan ju inte bli kallare än absoluta nollpunkten, men hur varmt kan det bli?
Finns det någon gräns, eller kan det i princip bli hur varmt som helst? Om det finns en gräns, vart går den i så fall (i teorin) och varför?
Dessutom, hur hög temperatur har forskare lyckats skapa/mäta upp på jorden? 2. Universum är ju oändligt stort. Men hur förhåller det sig med motsatsen?
Kan något bli oändligt litet? Om inte...varför då?
Så länge det finns "massa" så måste man väl kunna halvera denna "massa" i oändlighet (ja i teorin i alla fall). Man har ju tex lyckats klyva atomer.
Annars måste det förhålla sig så att "något" övergår från "massa" till "energi" om det blir tillräckligt litet och när sker i så fall det och varför?
Har försökt leta överallt på internet (inkls här) men inte hittat några svar på dom frågorna, så nu hoppas jag på er. Svar: 2. Den minsta längd man brukar tala om är Plancklängden (10-35 m),
där gravitationen måste behandlas kvantmekaniskt. Det kan vi ännu inte
riktigt. Protonen är 10-15 m. Det minsta som är utforskat
experimentellt är 10-19 m. Se även fråga 9040 Nyckelord: temperatur/temperaturskalor [17]; Värme [3573] Svar:
K = C + 273.15
Alltså, vid 0 oC är temperaturen 273.15 K. Detta är den absoluta nollpunkten som är den lägsta möjliga temperaturen. Nyckelord: temperatur/temperaturskalor [17]; Värme [557] Svar: Om man värmer en gas så ökar värmeenergin i gasen
med temperaturen. Det visar sig att molekylernas rörelseenergi är
proportionell mot den absoluta temperaturen. Visserligen finns det en övre gräns för molekylernas
fart (= ljusfarten) men det finns ingen övre gräns för deras
rörelseenergi. Det finns i den nuvarande teorin ingen övre gräns
för temperaturen. Fundera: Innehåller ett isberg eller en kopp varmt te mest
värmeenergi? Nyckelord: värmemängd [3]; temperatur/temperaturskalor [17]; Frågelådan innehåller 7624 frågor med svar. ** Frågelådan är stängd för nya frågor tills vidare **
|
Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar.