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Gibt es eine "höchstmögliche" Temperatur?

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Gibt es eine "höchstmögliche" Temperatur?

Beitrag von Frank » 4. Jan 2019, 22:58

Sehr anschauliches Video. Bin mir aber nicht sicher , ob das alles stimmt.

https://www.youtube.com/watch?v=jk3bYTQF0c0
Mit freundlichen Grüßen

Frank

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Re: Gibt es eine "höchstmögliche" Temperatur?

Beitrag von Skeltek » 5. Jan 2019, 09:23

Als die heisenbergsche Unschärferelation als Begründung für die nicht-Erreichbarkeit des absoluten Temperaturnullpunktes genannt wurde, musste ich etwas mit den Zähnen knirschen. Da hätte ich eher mit Nebeneffekten des Pauli-Prinzips argumentiert oder ähnlichem.
Die beiden hängen zwar zusammen, sind jedoch nicht dasselbe. Die Unschärferelation (für sich alleine) verhindert nicht, dass aus einem unscharfen Proton-Elektron-Paar plötzlich ein neues völlig delokalisiertes elektrisch neutrales Teilchen ähnlich einem quantenmechanischen Mini-SL wird.

Die Zahlen kann man jetzt auch nicht auf Schnell prüfen, allerdings ist das Niveau für die Audienz durchaus angemessen.
Die wichtigsten Erkentnisse sind halt:
1. Weniger als 'nichts' geht nicht.
2. Es ist immer irgendwas, also kein 'nichts'
3. Es ist immer 'mehr' Druck bzw Impulsflussdichte von Außen denkbar.

Dafür ist das Video angemessen gestaltet, es richtet sich ja nicht an die physikaische Elite.
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Re: Gibt es eine "höchstmögliche" Temperatur?

Beitrag von tomS » 5. Jan 2019, 09:26

Der Beitrag ist im wesentlichen korrekt (ich habe die Zahlenwerte jedoch nicht nachgeprüft).

Im Bereich der Plancktemperatur gehen wir davon aus, dass die Begriffe der heutigen Physik nicht mehr zutreffend sind. Daher sind Spekulationen über eine höchste Temperatur eben genau das - Spekulationen. Auch die Frage, ob ein Temperaturbegriff noch anwendbar ist, ist offen.

Eine „höchste Temperatur“ wurde zuerst von Hagedorn diskutiert: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Hagedorn_temperature

Dabei handelt es sich nicht um eine absolut höchste Temperatur sondern lediglich um die höchste Temperatur, die für ein System gegebener Freiheitsgrade mittels dieser Freiheitsgrade beschrieben werden kann. Die Beschreibung des Überschreitens dieser Temperatur mittels dieser Freiheitsgrade erinnnert an Zenons Paradoxon von Achilles und die Schildkröte.
Gruß
Tom

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Re: Gibt es eine "höchstmögliche" Temperatur?

Beitrag von Frank » 5. Jan 2019, 11:16

Ich hätte da noch Fragen zu den Teilchenbeschleunigern.

Hier wird von Billionen(!) von Grad gesprochen.

- Müsste solch eine Temperatur nicht sofort alles umliegende verdampfen?(Oder sind Magnetfelder wirklich das Allheilmittel?)
- Oder sind dafür die Zeitspannen(wohl Millisekunden, oder noch weniger) einfach zu kurz, um einen "Effekt" zu erreichen?
- Könnte man so nicht einfach alle Elemente nach belieben erzeugen? Ich weiss, dass das natürlich wieder sehr spekulativ ist, aber in diesen Bereichen ist doch im Grunde alles möglich.
- Wieviel Energie muss man dazu einsetzen, um eine Temperatur von 1 Billion C zu erzeugen?

;j :wn:
Mit freundlichen Grüßen

Frank

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Re: Gibt es eine "höchstmögliche" Temperatur?

Beitrag von tomS » 5. Jan 2019, 14:21

Frank hat geschrieben:
5. Jan 2019, 11:16
Müsste solch eine Temperatur nicht sofort alles umliegende verdampfen?
Bei den Kollisionen der Teilchenpakete entstehen diese Energiedichten bzw. Temperaturen innerhalb eines Volumens der Größenordnung eines Protons bzw. eines Bleikernes.

Bei der (fast lichtschnellen) Expansion handelt es sich um einen nicht-Gleichgewichtsprozess; man kann daher nicht mehr von einer Temperatur sprechen. Man kann sich jedoch vorstellen, dass die in einem Kollisionsereignis vorhandene Energie umgerechnet auf den Durchmesser des Strahlrohres vernachlässigbar klein ist. Die Gesamtenergie in den Protonstrahlen wurde m.W.n. mit der Energie eines ICE angegeben. Davon wird jedoch je Kollision nur ein winziger Bruchteil freigesetzt.

Die wesentlichen Zahlen könntest du bei CERN sicher googeln.

Frank hat geschrieben:
5. Jan 2019, 11:16
Könnte man so nicht einfach alle Elemente nach belieben erzeugen?
Nein, weil alles in vergleichsweise sehr leichten Teilchen freigesetzt wird. Schwerere Elemente muss man eher „vorsichtig“ aus schwereren Kernen erzeugen, ohne diese zum „Platzen“ zu bringen.
Frank hat geschrieben:
5. Jan 2019, 11:16
Wieviel Energie muss man dazu einsetzen, um eine Temperatur von 1 Billion C zu erzeugen?
Das kann man so nicht sagen.

Zunächst mal ist es sowieso nicht ganz richtig, bei nicht-Gleichgewichtsprozessen von einer Temperatur zu sprechen; das dient eher der Anschauung. Dann müsste man über ein bestimmtes Volumen eine mittlere Energiedichte annehmen.

Im Falle des idealen Gases gilt

pV = NkT
E = 3/2 ⋅ kT

Dabei stehen p und V für Druck und Volumen, N für die Anzahl der Gasteilchen. Dieser Zusammenhang zeigt, dass weitere Größen eingehen.

Im Falle der Blei-Blei-Kollisionen und dem entstehende Quark-Gluon-Plasma müsste man von ultra-relativistischem Gas oder besser ultra-relativistischen Flüssigkeitsgemischen ausgehen. Dazu muss ich nachlesen.
Gruß
Tom

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