Abenteuer-Universum

Guten Abend zusammen,

mir sind mal wieder so einige Gedanken durch den Kopf geschossen. Einer davon wäre ob sich das Universum nur aufgrund seiner Expansion abkühlt oder ob das Universum nicht Wärme oder Strahlung nach irgendwohin abgibt?

Wenn man das Universum schrumpfen lässt müsste es ja noch immer heiss sein wie früher ausser es verliert Temperatur auch nach aussen?

Habt ihr da einige Ideen zu?

LG

Dares

In den mathematischen Modellen kommt kein "außen" vor

Auch ohne ein außen kann man sich vorstellen, dass ein expandierendes Universum abkühlt, dann wenn die darin enthaltene wärmerelevante Energie/Materie konstant ist, die Menge des Raums aber zunimmt:
Die gegebene Energie verteilt sich dann mit der Zeit einfach auf ein größeres Volumen -> Abkühlung.
Mag sein, dass die Dinge in Wahrheit komplizierter liegen, aber als ungefähre erste Vorstellung mag das vielleicht nützlich sein.

Gruß
seeker

Dann bleibt also die im Universum enthaltene Materie immer gleich?

Google mal nach: Gesetz von der Erhaltung der Energie...

Gruß
gravi

Dares hat geschrieben:Dann bleibt also die im Universum enthaltene Materie immer gleich?

Die Begriffe Temperatur, Materie und Energie muss man konsequent unterscheiden.
Deine Frage zur Materie hat mit dem Threadtitel nichts zu tun; Materie bleibt nicht "immer gleich". Das gilt sowohl für deren Form, also Art der Teilchen, als auch deren Massen-Energieäquivalent. Energie und Temperatur in Materie sind hingegen verwandt, aber wenn ich mich recht erinnere, hatten wir das erst kürzlich in einem anderen Thread angesprochen.
Wenn Du Dich mit "Temperatur" auf die der kosmischen Hintergrundstrahlung beziehst, hat Raumexpansion und -kontraktion einen Einfluss auf sie. Eine Energieabgabe "nach aussen" gibt es nicht, aber würde das Universum kontrahieren, würde es heisser. Meiner Einschätzung nach aber bei gleicher Grösse nicht mehr so heiss wie früher, sondern kühler, weil Energie in Materie gebunden ist, also nicht mehr so viel als Strahlung zur Verfügung steht. Ausserdem wäre die Anzahl energiereicher und energiearmer Photonen relativ zueinander vermutlich anders als früher.

danke Positronium dass Du es nochmal aufgegriffen hast.

Ich denke, ich hänge da mal wieder wie immer mal etwas fest. Es ging mir nur einfach darum, ob das Universum Energie veliert in Form von Abstrahlung und etc. ( oder eben halt Materie).

Mal sehen ob noch was kommt, ist sonst wohl ein "blindes" Thema.

LG

Dares

PS.: eine Zusatzfrage: Wie kalt kann das Universum werden?

Dares hat geschrieben:Es ging mir nur einfach darum, ob das Universum Energie veliert in Form von Abstrahlung und etc. ( oder eben halt Materie).

Das kann man wohl völlig ausschliessen.

Dares hat geschrieben:PS.: eine Zusatzfrage: Wie kalt kann das Universum werden?

Das Problem mit solchen Fragen ist, dass heutige Theorien in solchen Extrembereichen keine Gültigkeit mehr haben könnten; das weiss man halt nicht.
Es soll aber eine Abkühlung bis auf 0°K möglich sein.

positronium hat geschrieben: Dares hat geschrieben:
PS.: eine Zusatzfrage: Wie kalt kann das Universum werden?


Das Problem mit solchen Fragen ist, dass heutige Theorien in solchen Extrembereichen keine Gültigkeit mehr haben könnten; das weiss man halt nicht.
Es soll aber eine Abkühlung bis auf 0°K möglich sein.

Gibt es da eine absolute Grösse? Also wenn ich bedenke, dass der absolute Null-Punkt bei ca. 287 Grad Kelvin liegt und das Gebilde genannt Universum weiterhin expandiert müsste sich der absolute -Grad auch weiter nach unten verschieben also weniger als der jetzt bekannte absolute Minusgrad sprich Wärme oder Kälte des Vacuums sprich Kelvin?

@Positronium:

positronium hat geschrieben: 0°K

Was meinst Du mit 0 K? oder reden wir von verschiedenen Masseinheiten wie Grad c oder Fahrenheit? oder in diesem Fall K?

LG

Dares

Dares hat geschrieben:Gibt es da eine absolute Grösse? Also wenn ich bedenke, dass der absolute Null-Punkt bei ca. 287 Grad Kelvin liegt und das Gebilde genannt Universum weiterhin expandiert müsste sich der absolute -Grad auch weiter nach unten verschieben also weniger als der jetzt bekannte absolute Minusgrad sprich Wärme oder Kälte des Vacuums sprich Kelvin?

Nein, das geht nicht.
Der absolute Nullpunkt liegt bei ca. -273,15° C = 0 Kelvin.
Wärme ist Bewegung und wenn gar keine Bewegung mehr ist, dann ist das Null Kelvin.
Weniger als gar keine Bewegung kann es nicht geben, deshalb kann es niemals kälter als 0 Kelvin werden.

Und auch dieser Wert kann nicht exakt erreicht werden, weil uns da die quantenmechanische Unschärfe einen Strich durch die Rechnung macht:
Gar keine Bewegung bedeutet für ein Teilchen exakt an einem Ort zu verharren und exakt keinen Impuls zu haben.
(Impuls ist in der Mechanik die Masse mal die Geschwindigkeit eines Objektes)
Damit wären aber beide gleichzeitg exakt fixiert, also scharf, was der Heisenbergschen Unschärferelation widerspricht:

Ortsunschärfe x Impulsunschärfe muss immer mindestens gleich dem Planckschen Wirkungsquantum h sein.
D.h.: Wenn der Ort scharf ist, ist der Impuls unscharf und umgekehrt.

Ergo: Der absolute Temperatur-Nullpunkt kann nicht exakt erreicht werden und ist insofern ein theoretischer Grenzwert.

Gruß
seeker

Was seeker schreibt, ist natürlich alles richtig. Ergänzend:

Dares hat geschrieben:Gibt es da eine absolute Grösse? ...

Du musst Dir vergegenwärtigen, was Temperatur ist. In Festkörpern entspricht sie ungeordneter Bewegung (=kinetischer Energie); im Fall von kosmischer Hintergrundstrahlung entspricht sie der Energie von Photonen. In beiden Fällen ist sie aber keine direkt in der Natur repräsentierte Grösse, sondern ein auf makroskopischer Ebene gemessener Mittelwert. Deshalb empfinde ich die Betrachtung von Temperaturangaben in Zusammenhang solcher Fragestellungen wie in diesem Thread als eigentlich unpassend. Wenn man die Energie (bzw. eine Energieverteilung) der Photonen des CMB betrachtet, ist man viel näher an der Natur als wenn man über Temperaturen schreibt.

Dares hat geschrieben:Was meinst Du mit 0 K? oder reden wir von verschiedenen Masseinheiten wie Grad c oder Fahrenheit? oder in diesem Fall K?

Ich meine schon Kelvin.
Aber noch einmal zur Natur der Temperatur. Die Temperatur nur eines z.B. Atoms ist nicht definierbar - auf dieser Ebene macht sie keinen Sinn; das ist so als würde ich überlegen, wo das Bild im Pixel steckt.
Genau genommen ist Temperatur eine Grösse für Chemiker, weil sie diesen erlaubt abzuschätzen, ob die in einem Körper enthaltene Energie ausreicht, chemische Reaktionen auszulösen. Für uns Menschen als in grossen Teilen chemisch arbeitende Systeme hat sie die gleiche Bedeutung - kann man damit kochen/backen, oder wird ein/unser Organismus durch die Höhe der vorhandenen kinetischen Energie (=Temperatur) geschädigt.

positronium hat geschrieben:

Dares hat geschrieben:.
Wenn Du Dich mit "Temperatur" auf die der kosmischen Hintergrundstrahlung beziehst, hat Raumexpansion und -kontraktion einen Einfluss auf sie. Eine Energieabgabe "nach aussen" gibt es nicht, aber würde das Universum kontrahieren, würde es heisser. Meiner Einschätzung nach aber bei gleicher Grösse nicht mehr so heiss wie früher, sondern kühler, weil Energie in Materie gebunden ist, also nicht mehr so viel als Strahlung zur Verfügung steht. Ausserdem wäre die Anzahl energiereicher und energiearmer Photonen relativ zueinander vermutlich anders als früher.

Unwesentlicher Effekt, da es 1 Milliarde mal mehr photonen als baryonische Teilchen gibt kann man die vernachlässigen. wäre alles ziemlich gleich.

nivht vergessen in eeinem sich ewig ausdehnen Universum, und es sieht alles danach aus. würde irgendwann alle (baryonische) Materie auch zerstrahlen. da letzlich entweder alles in schwarzen löchern wäre und diese verdampfen und zweitens Protonen eventuell mit grossen halbwertzeiten doch zerfallen. und last noch least, werden sich auch die letzten dunklen Materie und Antimaterie Teilchen getrffen haben. alles was blieben wären ewig photonen mit Wellenlängen die irgendwann Milliarden von Lichtjahren gross sind vielleicht noch Neutrinos.

die Zukunft ist schwarz und düster, und das wissen wir schon bevor Donald trump wahrscheinlich das oval Office besetzt.

ein aussen gibt es in diesen Modellen nicht