Springen naar inhoud

Definitie van de absolute temperatuur


  • Log in om te kunnen reageren

#1

thermo1945

    thermo1945


  • >1k berichten
  • 3112 berichten
  • Verbannen

Geplaatst op 24 augustus 2010 - 15:43

De absolute temperatuur van een eenatomig gas is per definitie recht evenredig met de gemiddelde bewegingsenergie van die atomen.
De moleculen bestaan dus uit één atoom zoals bij de edelgassen.
Het aantal elektronen in aangeslagen toestand is verwaarloosbaar klein.
Beschouw zo’n eenatomig gas in een gesloten cilinder.
De cilinder beweegt mee met de aardrotatie en met de aarde mee door de interplanetaire ruimte.
Beide geven ook een bijdrage tot de kinetische energie van die gasatomen.
Draagt deze extra kinetische energie ook bij tot de temperatuur of wordt die uitsluitend bepaald door de kinetische energie binnen de cilinder?
Zelf denk ik het laatste vanwege beschouwingen in de statistische fysica.

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

die hanze

    die hanze


  • >250 berichten
  • 441 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 24 augustus 2010 - 18:01

Temperatuur is een macroscopische grootheid en krijgt haar betekenis slechts door statistiek van de gemm beweging van alle deeltjes in een many body system. Met minder dan 10000 deeltjes, verliest de statistiek haar nauwkeurigheid en mag je geen temperaturr gebruiken maar moet je quantummechanica gebruiken.

Temperatuur is heel handig voor dag dagelijks systemen te beschrijven omdat ze meestal zo ontzagelijk veel deeltjes bevatten dat de fout marge zo immens klein is dat we de "main value" van de temperatuur gaan beschouwen als een absolute waarde wat het in werkelijkheid niet is.

In jouw geval is er dus geeen sprake van temperatuur, je kunt enkel spreken over snelheid/positie spin en dergelijke voorzover je daar in de quantummechanica iets over kunt zeggen.

#3

thermo1945

    thermo1945


  • >1k berichten
  • 3112 berichten
  • Verbannen

Geplaatst op 24 augustus 2010 - 18:48

Ik herken wat je zegt maar ik zie niet het verband tussen vraag en antwoord.
Een cilinder met gas er in is gewoon macroscopisch.
Het aantal atomen is in de orde van grootte van het getal van Avogadro; groot genoeg dus.

Veranderd door thermo1945, 24 augustus 2010 - 18:50


#4

die hanze

    die hanze


  • >250 berichten
  • 441 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 24 augustus 2010 - 19:21

wat bedoel je met een atoomiggas, gewoon een gas met maar één atoom of bestaande uit vele atomen van dezelfde soort? in dat laatste geval is het een misverstand van mij en heb je volkomen gelijk om over temperatuur te praten, ik neem betekenissen vrij letterlijk op.

#5

thermo1945

    thermo1945


  • >1k berichten
  • 3112 berichten
  • Verbannen

Geplaatst op 24 augustus 2010 - 22:09

wat bedoel je met een atoomiggas, gewoon een gas met maar één atoom of bestaande uit vele atomen van dezelfde soort? in dat laatste geval is het een misverstand van mij en heb je volkomen gelijk om over temperatuur te praten, ik neem betekenissen vrij letterlijk op.

Ik bedoelde je tweede optie.
Eenatomige moleculen bestaan uit één atoom per molecule.
De reden van die keus is, dat je geen last kunt hebben van om elkaar draaiende of trillende atomen binnen een molecule.

#6


  • Gast

Geplaatst op 25 augustus 2010 - 10:07

In een normaal gas is de temperatuur niet afhankelijk van de snelheid, zelfs niet als een deel van het gas zich vrij door de overige ruimte beweegt (dus zonder fles eromheen).

Thermodynamica:
De inwendige energie is bepaald door de gemiddelde snelheid van de atomen ten opzichte van elkaar. De temperatuur is verbonden aan de inwendige energie via
LaTeX
Voor een ideaal gas is de tweede term ook nog gelijk aan nul en houden we over U=cv.T. Hier is dus de snelheid niet van belang.

Aerodynamica:
Er is wel zo iets als een totale temperatuur, dat is de temperatuur die het gas aanneemt als zijn bewegingsenergie overgaat in inwendige energie. Vergelijkbaar met de totale druk, dat is de druk die een gas aanneemt als het tot stilstand wordt gebracht,
LaTeX
Bewegingsenergie wordt gemeten tov een assenstelsel. Volgens mij maakt het niet uit welke snelheid dat assenstelsel heeft. Hier zou de snelheid van de aarde dus wel van belang zijn.

Kwantumfysica:
Een interessant geval (dat waarschijnlijk allang bekend is) is wat er gebeurt als lucht de lichtsnelheid nadert. De massa van de atomen, hun snelheden en de tijd veranderen. Is er een kwantumfysicus die kan uitleggen wat er dan gebeurt?

#7

aestu

    aestu


  • >250 berichten
  • 254 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 25 augustus 2010 - 10:24

In een normaal gas is de temperatuur niet afhankelijk van de snelheid, zelfs niet als een deel van het gas zich vrij door de overige ruimte beweegt (dus zonder fles eromheen).

Kwantumfysica:
Een interessant geval (dat waarschijnlijk allang bekend is) is wat er gebeurt als lucht de lichtsnelheid nadert. De massa van de atomen, hun snelheden en de tijd veranderen. Is er een kwantumfysicus die kan uitleggen wat er dan gebeurt?


Wat doe je dan met het equipartitietheorema dat zegt dat voor een ideaal gas <E_k> = f kT met f een zeker getal. Er bestaat een verband tussen <v²> en T.

Mss bedoel je de speciale relativiteit en niet de kwantummechanica. Je zal het effect voelen van de Lorentzfactor y(v) = ( 1-v²/c² )^(-1/2)
Bij hoge snelheden zal E = mc² + (1/2) mv² ( waarbij v << c ) zal gaan naar E = y(v)mc² = mc² + (1/2)mv² + correcties op kinetische energie. Verder nog lentecontractie en tijdsdilatatie. Maar dit heeft niet echt iets meer te maken met het topic.

#8


  • Gast

Geplaatst op 25 augustus 2010 - 10:43

Wat doe je dan met het equipartitietheorema dat zegt dat voor een ideaal gas <E_k> = f kT met f een zeker getal. Er bestaat een verband tussen <v²> en T.

Volgens mij praten we over hetzelfde. Want de inwendige energie van een ideaal gas is bepaald door de kinetische energie van de moleculen en die is bepaald door het kwadraat van hun snelheid.
Ik bedoelde (niet duidelijk) dat de snelheid van de fles of cylinder er niet toe doet.

Vwbt de kwantumtheorie gaf ik al aan dat dat meer een vraag is. Volgens mij geef je aan dat de relativiteitstheorie (voor mij als leek het zelfde) inderdaad zorgt voor een veranderende kinetische energie. Klopt dat? Dus dan zou ik kunnen denken dat ook de inwendige energie en dus de temperatuur zouden veranderen. Maar nogmaals dat is meer een vraag zoals de TS die stelde dan een antwoord op zijn vraag.

#9

thermo1945

    thermo1945


  • >1k berichten
  • 3112 berichten
  • Verbannen

Geplaatst op 25 augustus 2010 - 11:29

Mijn vraag is zuiver klassiek bedoeld.

#10

jkien

    jkien


  • >1k berichten
  • 3053 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 25 augustus 2010 - 15:59

De cilinder beweegt mee met de aardrotatie en met de aarde mee door de interplanetaire ruimte. Beide geven ook een bijdrage tot de kinetische energie van die gasatomen. Draagt deze extra kinetische energie ook bij tot de temperatuur of wordt die uitsluitend bepaald door de kinetische energie binnen de cilinder?

Zet de cilinder neer in Indonesie. De equator draait met een snelheid van circa 500 m/s. Ten opzicht van een waarnemer in Colombia beweegt het gas in Indonesie dus met een snelheid van 1000 m/s. De waarnemer in Colombia kiest in een thermodynamische rekensom natuurlijk voor een coordinatenstelsel waarin het zwaartepunt van het gaspakket stilstaat. Anders zou zijn temperatuuraanduiding nodeloos honderden graden hoger uitvallen.
Iets dergelijks zou spelen in de beschrijving van een orkaan waarin de snelheid van een luchtpakket niet verwaarloosbaar is t.o.v. de molekuulsnelheden binnen dat pakket.

#11

die hanze

    die hanze


  • >250 berichten
  • 441 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 25 augustus 2010 - 17:22

de snelheid van de deeltjes is in dat geval relatief, een waarnemer die meereist zal de gewone temperatuur meten maar een stilstaande, die op een of andere ongelooflijk ingenieuze manier het gas voorbij zijn thermometer zal laten zoeven zal denk ik toch echt een hogere temperatuur meten.

#12

jkien

    jkien


  • >1k berichten
  • 3053 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 25 augustus 2010 - 18:34

Het komt erop neer dat men de gastemperatuur in de cilinder in principe meet met een meereizende thermometer.

Het doet me ook denken aan de terugkeer van de maanraketten in de aardatmosfeer. De terugkeersnelheid was in de orde van 10 km/s. De vraag van Thermo1945 correspondeert met de luchttemperatuur binnen de satelliet, in het verblijf van de bemanning. Jouw zoevende thermometer correspondeert met de temperatuur in het stagnatiepunt buiten op het hitteschild.

#13


  • Gast

Geplaatst op 26 augustus 2010 - 08:36

Het komt erop neer dat men de gastemperatuur in de cilinder in principe meet met een meereizende thermometer.

Maar je kan de temperatuur van een heet gas ook meten aan de hand van zijn straling. Zie de astronomie. Komen we dan in het gebied van de rood- en blauwverschuiving met de snelheid? Volgens mij niet. Tijd om te googelen, interessant onderwerp voor deze regenachtige dag met lage temperaturen.

#14

thermo1945

    thermo1945


  • >1k berichten
  • 3112 berichten
  • Verbannen

Geplaatst op 26 augustus 2010 - 15:51

Maar je kan de temperatuur van een heet gas ook meten aan de hand van zijn straling.

De stralingswet van Wien zou hier uitkomst bieden.
Maar als het gas gaat stralen (al is het maar IR) dan gaat het afkoelen! En dat is off topic, zoals dat 'heet'.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures