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Temperaturen auf atmosphärefreien Himmelskörpern

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Temperaturen auf atmosphärefreien Himmelskörpern

Beitrag von Stephen » 10. Jan 2006, 17:46

Hallo,

zum o.a. Thema habe ich im Internet einige Zeit recherchiert aber keine befriedigenden Antworten gefunden. Ich hoffe, die vielen klugen Köpfe unter Euch hier nicht zu langweilen...

Wärme ist eine Energieform und kann nur durch Materie übertragen werden - wir Menschen spüren sie in der Atmosphäre oder beim Baden im nassen Element. Anders ausgedrückt: Ohne Atome/Moleküle gibt es auch keine Wärme (alles über dem absoluten Nullpunkt ist ja gewissermaßen eine Art von Wärme).

Auf Himmelskörpern ohne Atmosphäre - also z.B. unserem Mond - könnte man somit eigentlich nur ein (geeignetes) Thermometer in den Oberflächenstaub stecken und Temperaturen zwischen plus/minus 140 Grad Celsius ablesen können.

Meine simple Frage - was würde ein Mensch für eine Temperatur knapp 2 Meter über dem Boden "fühlen" - ohne Raumanzug aber mit schützenden Sohlen, Strahlungsschutz und Beatmungsgerät. Völlig undefiniert kann dieser Zustand ja auch im (Fast-)Vakuum nicht sein. Ich schätze, der arme Raumfahrer würde gar nicht mitbekommen, dass er erfriert oder verbrennt...

Gruß, Steffen
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Re: Temperaturen auf atmosphärefreien Himmelskörpern

Beitrag von msueper » 10. Jan 2006, 19:01

N'Abend
StephenSour hat geschrieben: Wärme ist eine Energieform und kann nur durch Materie übertragen werden - wir Menschen spüren sie in der Atmosphäre oder beim Baden im nassen Element. Anders ausgedrückt: Ohne Atome/Moleküle gibt es auch keine Wärme (alles über dem absoluten Nullpunkt ist ja gewissermaßen eine Art von Wärme).
Falsch, Wärme ist eine Strahlung (=> Infrarot Licht). Jeder Körper hat eine Temperatur (=> innere Bewegung). Wäre dem nicht so, könnte die Sonne die Erde im Sommer nicht erwärmen...
StephenSour hat geschrieben: Meine simple Frage - was würde ein Mensch für eine Temperatur knapp 2 Meter über dem Boden "fühlen" - ohne Raumanzug aber mit schützenden Sohlen, Strahlungsschutz und Beatmungsgerät. Völlig undefiniert kann dieser Zustand ja auch im (Fast-)Vakuum nicht sein. Ich schätze, der arme Raumfahrer würde gar nicht mitbekommen, dass er erfriert oder verbrennt...
Auf dem Mond-Äquator in der Mittagszeit wird es sehr heiss. Der Mond strahlt die Wärme entsprechend ab. Man würde SEHR heisse Füße bekommen, da die Wärme aber nicht an ein Medium (Luft) abgegeben wird, wäre alles, was im "Schatten" ist SEHR kalt. D.h. auf der Glatze (Sonne und Mond abgewandt) würde man frieren.
Grüße, Martin

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Beitrag von Stephen » 10. Jan 2006, 19:41

Hallo Martin,

im 2. Teil stimme ich gerne mit Dir überein - so in der Art habe ich es mir auch irgendwie vorgestellt.

Im 1. Teil habe ich so meine Bedenken - die Sonne strahlt selbstverständlich - aber das sind wirkliche Strahlen (UV, Infrarot, sichtbares Licht, Röntgenstrahlen, Gammstrahlen etc.). Das wird erst zu Wärme in unserer Erdatmosphäre. Zwischen Wärme und "Wärmestrahlung" besteht somit ein nicht zu unterschätzender Unterschied meines Erachtens...

Gruß, Steffen
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Beitrag von msueper » 11. Jan 2006, 17:23

Hallo,
für mich sieht das so aus:

-1- Wärme bei Dir = Temperatur in meinem Post = die Heftigkeit, mit der die Atome im jeweiligen Stoff schwingen.

Diese Wäre wird bei direktem Kontakt übertragen, da sich die "kenetische" Energie der Schwingung überträgt, salopp gesagt.

-2- Wärmestrahlung bei Dir = Wärme in meiner Antwort = photonische Strahung im IR-Bereich.

Jeder Körper (oberhalb von 0 Grad Kelvin) gibt IR Strahlung seiner Temperatur gemäß ab => seine innere Wärme geht an der Oberfläche in Wärmestrahung über. Trifft Strahlung einen Körper, nimmt dieser (wenn möglich) die Energie auf und dabei entsteht Wärme, die zunächstmal auf die angestrahlte Oberfläche begrenzt ist. Diese Wärme dringt dann in den Körper ein und wird aber auch wieder abgestraht als IR-Strahlung.

Mit Formeln kann ich nicht aufwarten, da ich kein "echter" Physiker bin. Tja, in der Anschauung ist aber ggf. schon deutlich.
Grüße, Martin

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Beitrag von AlTheKingBundy » 24. Jan 2006, 11:39

msueper hat es als Nichtphysiker aber sehr treffend und richtig beschrieben. Hier sind zwei Dinge zu unterscheiden. Die Wärme, die ein Körper in sich trägt (besser als innere Energie bezeichnet) und wie er mit dieser Wärme (Energie) mit seiner Umgebung wechselwirkt. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik beschreibt es treffend (mathematisch unsauber):

dU = dQ + dW

dU ist die Änderung der inneren Energie. Die innerer Energie eines gasförmigen Systems entspricht der mittleren kinetischen Energie eines Teilchens multipliziert mit der Anzahl der Teilchen des Systems. Die Temperatur definiert sich genau über diese mittlere kinetische Energie (natürlich nur im thermodynamischen Gleichgewicht). Die innere Energie ist proportional zur Temparatur T in Kelvin.

dQ ist die dem System hinzugeführte oder abgeführte Wärmemenge und hat i.A. nichts mit der Temperatur zu tun.

dW ist die vom oder am System geleistete mechanische Arbeit.

Also, die innere Energie kann sich durch Arbeit oder Wärmeaustausch ändern. Die mechanische Arbeit entspricht der materiellen Wechselwirkung zwischen dem System und seiner Außenwelt (Beispiel: Luft, die in einer Luftpumpe zusammengepresst wird = am System wird Arbeit verrichtet -> es wird warm).

Wie Wärme (Übertragungsmedium elektromagnetische Strahlung) abgestrahlt wird, sagt uns das Planksche Strahlungsgesetz, welches zu kompliziert wäre, hier zu zitieren. Es sagt uns, wie ein (schwarzer) Körper bei gegebener Temperatur Energie an seine Umgebung abgibt. Das abgestrahlte Spektrum hängt natürlich von der Temperatur ab.

Genug verwirrt? :-)

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Beitrag von AlTheKingBundy » 24. Jan 2006, 11:40

Bis auf dass er den Wärmebegriff ein wenig durcheinander gebracht hat :-)

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