Grundlagen der Physik - Das Nachhilfeforum

@Peter0167
Ich habe deine Fragen direkt an ChatGPT weitergeleitet und das ist das Ergebnis:

amtraxx: Kann ich einem Magnetfeld eine Temperatur zuordnen ?

ChatGPT: Einem Magnetfeld kann man keine Temperatur zuordnen, da Temperaturen thermische Eigenschaften von Materie beschreiben und Magnetfelder nicht aus materiellen Teilchen bestehen. Ein Magnetfeld entsteht durch die Bewegung von elektrischen Ladungen und kann sowohl von natürlichen als auch künstlichen Quellen erzeugt werden. Es kann jedoch die Temperaturen von Materialien beeinflussen, die in einem Magnetfeld platziert werden.

amtraxx: Magnetfelder vermitteln ja eine physikalische Wirkung zwischen Magneten, und Materialien, die dafür empfänglich sind. Als Wechselwirkungsteilchen dienen wiederum die Photonen, denen man ja entsprechend ihrer Energie auch eine Temperatur zuordnen kann.

ChatGPT: Es ist richtig, dass Magnetfelder eine physikalische Wirkung auf Materialien haben, die empfänglich dafür sind. Diese Wirkung kann beispielsweise durch die Ausrichtung der magnetischen Momente von Atomen oder durch die Induktion von Strömen in Leitern erfolgen. Photonen sind tatsächlich die Wechselwirkungsteilchen, die das magnetische Feld mit Materie koppeln, und Photonen haben tatsächlich Energie, die man ihnen entsprechend einer thermischen Distribution eine Temperatur zuordnen kann. Aber das magnetische Feld als solches hat keine thermischen Eigenschaften.

amtraxx: Zudem lässt die Dichte der Feldlinien auch Aussagen über die Magnetfeldstärke zu, die sich ja direkt proportional zu der im Magnetfeld gespeicherten Energie verhält. Und wo Energie ist, muss es doch auch einen Bezug zu einer Temperatur geben!?

ChatGPT: Die Dichte der Feldlinien gibt tatsächlich Auskunft über die Stärke des Magnetfelds. Es ist auch richtig, dass die im Magnetfeld gespeicherte Energie direkt proportional zur Feldstärke ist, genau wie die Energie eines elektrischen Felds direkt proportional zur elektrischen Feldstärke ist. Es gibt jedoch keine direkte Beziehung zwischen dem magnetischen Feld und der Temperatur. Energie kann eine thermische oder eine nicht thermische Quelle haben, die Energie im magnetischen Feld hat keinen thermischen Ursprung und deshalb kann man ihm keine Temperatur direkt zuordnen.

amtraxx: Bedeutet das nun, dass starke Magnetfelder "wärmer" sind als schwache?

ChatGPT: Nein, das bedeutet nicht, dass starke Magnetfelder "wärmer" sind als schwache. Wie bereits erwähnt, haben Magnetfelder keine thermischen Eigenschaften und deshalb kann man ihnen keine Temperatur direkt zuordnen. Ein starkes Magnetfeld hat lediglich eine höhere Feldstärke, was bedeutet, dass es eine größere Energie speichert, als ein schwaches Magnetfeld, aber die Energie selbst hat keine thermischen Eigenschaften, sondern entsteht z.B. durch die Bewegung von elektrischen Ladungen.

Quelle: ChatGPT

@Peter0167
Ok..hier AbahatschiGPT: Temperatur ist ein anderes Wort für die kinetische Energie/Beweglichkeit von Teilchen,Atome und Moleküle, je heißer umso schneller.
Daraus kann man jetzt andere Effekte der Temperatur ableiten: haben zwei Materialien physikalischen Kontakt, überträgt sich die Wärme weil die sich gegenseitig anstoßen, der Kältere wird wärmer weil er angestossen wird, der Wärmere wird kälter weil er abgebremst wird.
Somit sind wird beim Nächsten: Isolation mit Vakuum = Abwesenheit von Materie, mangels Kontakt kann die Wärme nicht übertragen werden und das Vakuum bleibt kalt.
Das Magnetfeld ist einfach der Wirkungsbereich der Magnetkraft, im Prinzip unendlich große Reichweite, aber umgangsprachlich wird eher der Bereich gemeint sein in dem die Kraft noch eine Rolle spielt.
So, und jetzt alles zusammen, stark idealisiert: wenn zwischen zwei Körpern ideales Vakuum ist= keine Materie und nur ein Magnetfeld, ist im Magnetfeld keine Temperatur meßbar.
Jetzt bleibt Dir überlassen dies als 0 Kelvin Temperatur zu bezeichnen oder als "keine Temperatur".

@amtraxx
@Abahatschi
@ChatGPT

Vielen Dank für eure Antworten, die haben mir schon mal weiter geholfen. Ich gehe bis auf Weiteres mal davon aus, dass Magnetfelder keine Temperatur haben.

Abahatschi schrieb:Jetzt bleibt Dir überlassen dies als 0 Kelvin Temperatur zu bezeichnen oder als "keine Temperatur".

Ich denke, 0 Kelvin wäre in dem Fall falsch, da es ja einer Temperatur entsprechen würde, und wie wir ja nun alle zu wissen glauben, haben Magnetfelder ja keine Temperatur.

amtraxx schrieb:Quelle: ChatGPT

Da hast du dir ja ne coole Quelle an Land gezogen, welche insbesondere bei so blöden Fragen auch konkrete Antworten liefern kann.

amtraxx schrieb:Einem Magnetfeld kann man keine Temperatur zuordnen

So einen Satz findet man vermutlich in keinem Lehrbuch, weil dort niemand Antworten auf Fragen liefert, die quasi nie gestellt werden, außer von Blödmännern wie mir :D

Das bringt mich übrigens noch auf eine Idee ... frag doch mal den Chatbot, was ein Schwarzes Loch ist, und ob und wodurch dieses begrenzt wird. An der Antwort kann ich dann erkennen, ob seine scheinbare "Schlauigkeit" auf der deutschsprachigen Wikipedia basiert, oder ob da wirklich fundiertes Wissen hinter steckt.

Peter0167 schrieb:Das bringt mich übrigens noch auf eine Idee ... frag doch mal den Chatbot,

Bin mir sicher das die KI hier nicht einfach einen Wikipedia Artikel zitiert. Siehe selbst....

amtraxx: Kannst du mir sagen was ein schwarzes Loch ist und wodurch dieses begrenzt wird ?

ChatGPT: Ein schwarzes Loch ist ein Bereich im Raum, in dem die Gravitationskraft so stark ist, dass nichts, nicht einmal Licht, entkommen kann. Es wird durch seine Ereignishorizont begrenzt, eine imaginäre Grenze um das schwarze Loch herum, jenseits derer Ereignisse für Beobachter von außen nicht mehr sichtbar sind. Innerhalb des Ereignishorizonts befindet sich der Singularität, ein Punkt unendlicher Dichte und unendlicher Gravitationskraft. Es wird angenommen, dass alle schwarzen Löcher eine Singularität besitzen, die die Gesetzmäßigkeiten der Physik nicht mehr beschreiben kann.

amtraxx: Kannst du das auch Kindgerecht erklären

ChatGPT: Ein schwarzes Loch ist wie ein riesiges Ungeheuer im Weltall, das alles verschlingt, was zu nahe kommt. Es hat eine starke Kraft, die Anziehung genannt wird, die so stark ist, dass nichts entkommen kann, nicht einmal Licht. Es hat eine Linie um es herum, die man Ereignishorizont nennt, und wenn etwas diese Linie überschreitet, wird es von der starken Anziehungskraft des schwarzen Lochs gefangen genommen und kann nicht mehr entkommen. Und im Inneren des schwarzen Lochs gibt es einen Punkt, den man Singularität nennt, der so stark ist, dass die Wissenschaft ihn nicht verstehen kann.

amtraxx: Und jetzt das ganze nochmal als würde es Albert Einstein erklären.

ChatGPT: Ein schwarzes Loch, mein lieber Freund, ist ein Phänomen der Natur, das durch die Theorie der Allgemeinen Relativität beschrieben wird. Es handelt sich um eine Ansammlung von Materie, die so groß und so schwer ist, dass ihre Gravitationskraft so stark ist, dass nichts, nicht einmal Licht, entkommen kann. Wir beschreiben diese Region durch den sogenannten Ereignishorizont, eine imaginäre Grenze um das schwarze Loch herum, jenseits derer Ereignisse für Beobachter von außen nicht mehr sichtbar sind. Innerhalb des Ereignishorizonts befindet sich die Singularität, ein Punkt unendlicher Dichte und unendlicher Gravitationskraft. Es ist ein Phänomen, das unsere Vorstellungskraft herausfordert und uns dazu auffordert, die Grenzen unseres Verständnisses von Raum und Zeit zu erweitern.

Quelle: ChatGPT

Danke @amtraxx :D

Also mir gefällt die erste Erklärung am besten, und sie unterscheidet sich deutlich von der fu**ing deutsprachigen Wikipedia, wo von einem Bereich um das Schwarze Loch herum die Rede ist, in dem die Gravitation so stark ist, dass nicht einmal Licht entkommen kann.

Das würde nämlich bedeuten, dass es innerhalb des EH einen Bereich gibt, der nicht zum Schwarzen Loch gehört. Dein Bot ist hingegen der Ansicht, das Schwarze Loch wird vom EH begrenzt, damit zählt also alles hinter dem EH (was immer da auch ist) zum Schwarzen Loch. Und genau das wollte ich auch wissen.

Ob das nun alles so stimmt, mag ja noch nicht vollständig geklärt sein, mir gefällt es aber, dass der Bot nicht rumeiert, und statt dessen mal konkrete Antworten zu den gestellten Fragen gibt. Bei Wiki ist das grundlegend anders, da bekommt man die Brocken nur so hingeworfen, und man muss sich selbst ein Bild davon erarbeiten, welches am Ende wegen der schwammigen Formulierungen auch noch falsch ist.


Übrigens: die "kindgerechte" Formulierung ist absolut klasse ... von wegen Monster, die alles verschlingen :D

amtraxx schrieb:Ein schwarzes Loch ist ein Bereich im Raum, in dem die Gravitationskraft so stark ist, dass nichts, nicht einmal Licht, entkommen kann.

Jetzt muss AbahatschiGTP eingreifen, das wäre imho sehr sehr wichtig.
Die Gravitationskraft (nach Newton) berechnet für das Licht bringt nichts, Photonen sind Licht und diese haben keine Masse...man würde mit 0 multiplizieren, das ergibt 0.
Korrekt wäre-> die Masse des SL krümmt den Raum so stark dass das Licht das Ereignishorizont nicht überwinden kann....und das geht so: die Fluchtgeschwindigkeit ist höher als die Lichtgeschwindigkeit, deswegen verlässt das Licht das SL nicht.
Das Ereignishorizont ist genau diese Grenze: Fluchtgeschwindigkeit SL > c .

@Abahatschi

amtraxx: Du sagst: in schwarzes Loch ist ein Bereich im Raum, in dem die Gravitationskraft so stark ist, dass nichts, nicht einmal Licht, entkommen kann.

ChatGPT: Das ist richtig, ein schwarzes Loch ist ein Bereich im Raum, in dem die Gravitationskraft so stark ist, dass nichts, nicht einmal Licht, entkommen kann. Das bedeutet, dass alles, was in ein schwarzes Loch hineingezogen wird, nicht mehr gesehen oder kontaktiert werden kann, da es hinter dem Ereignishorizont des schwarzen Lochs verschwindet.

amtraxx: Aber: Die Gravitationskraft (nach Newton) berechnet für das Licht bringt nichts, Photonen sind Licht und diese haben keine Masse...man würde mit 0 multiplizieren, das ergibt 0.
Korrekt wäre-> die Masse des SL krümmt den Raum so stark dass das Licht das Ereignishorizont nicht überwinden kann....und das geht so: die Fluchtgeschwindigkeit ist höher als die Lichtgeschwindigkeit, deswegen verlässt das Licht das SL nicht.
Das Ereignishorizont ist genau diese Grenze: Fluchtgeschwindigkeit SL > c .

ChatGPT: Du hast vollkommen Recht, meine Entschuldigung. In der Tat hat Licht keine Masse und ist deshalb nicht von der Gravitationskraft nach Newton betroffen. Stattdessen beschreibt die Allgemeine Relativitätstheorie von Einstein, dass schwere Objekte wie schwarze Löcher den Raum krümmen und das Licht beeinflussen. Ein schwarzes Loch krümmt den Raum so stark, dass die Fluchtgeschwindigkeit auf dem Ereignishorizont größer als die Lichtgeschwindigkeit ist, was bedeutet, dass das Licht nicht entkommen kann. Der Ereignishorizont ist die imaginäre Grenze um das schwarze Loch herum, jenseits derer Ereignisse für Beobachter von außen nicht mehr sichtbar sind und die Fluchtgeschwindigkeit gleich oder größer als die Lichtgeschwindigkeit ist

Quelle: ChatGPT

@Abahatschi
Hast Du gut gemacht.
@amtraxx
Danke für das Weiterleiten, vielleicht erklärt es danach besser :D

Abahatschi schrieb:vielleicht erklärt es danach besser

Das lässt sich leicht überprüfen. Einfach in ein paar Tagen die gleiche Frage nochmal stellen :)

@Peter0167
Es war ein Spass...die Erklärung mit der Gravitation ist zwar umgangssprachlich gut, aber spätestens wenn man sein Wissen vertiefen will ist es ein Problem.Ich persönlich komme insgesamt besser klar mit der Gravitation als Eigenschaft der Raumzeit...so brauche ich mir keine Gedanken machen welche Teilchen als Austauschteilchen bei der Gravitation wirken.

@Abahatschi

"Erschwerend" (schönes Wortspiel :)) kommt noch hinzu, dass Photonen zwar keine Masse haben, jedoch Energie. Und wie jeder weiß, ist Energie ein Massenäquivalent und somit sind die kleinen Biester durchaus empfänglich für ein Schwerkraftangebot.

Aber die Sache mit der Geometrie des Raumes macht hier vermutlich den Löwenanteil aus, da führt natürlich kein Weg dran vorbei.

@Peter0167
Ok...eigentlich haben sie genauer gesagt keine Ruhemasse. Ihr Energie Anteil geht proportional in die Masse des Systems...und gaanz wichtig: bei vollständiger Energieabgabe ist ihre Existenz beendet.
Ein gewisser Albert hat für diesen Effekt den Nobelpreis bekommen und nicht für so popelige Sachen wie die Relativitätstheorie.

@amtraxx: Falls Du Zeit dafür hast, wäre es nett, wenn Du die folgende Frage an ChatGPT weiterleiten, und das Resultat hier wiedergeben würdest (es geht um die Diskussion hier): "Bitte erläutere, unter welchen Umständen Temperaturen unterhalb des absoluten Nullpunkts möglich sind" (bei "Verständnisproblemen" ggf. umformulieren). Das ist nicht ganz einfach zu beantworten, und nach den m.E. relativ guten Antworten oben würde mich sehr interessieren, ob ChatGPT auch diese Frage vergleichbar gut beantworten kann.

@uatu
Habe deine Frage weitergeleitet und das ist das Ergebnis:

amtraxx: Bitte erläutere, unter welchen Umständen Temperaturen unterhalb des absoluten Nullpunkts möglich sind ?

ChatGPT: Temperaturen unter dem absoluten Nullpunkt (-273,15 Grad Celsius oder -459,67 Grad Fahrenheit) sind möglich, wenn es sich um negative absolute Temperaturen handelt. Negative absolute Temperaturen werden in der statistischen Thermodynamik beschrieben, die sich mit den Eigenschaften von Systemen beschäftigt, die sich in einem Zustand höherer Unordnung befinden als das absolute Null.

Eine Möglichkeit negative absolute Temperaturen zu erreichen, ist durch den Einsatz von Laser-Kühlung. Dies ist eine Technik, bei der ein Laser verwendet wird, um Photonen von einem Atom zu entfernen, wodurch die Bewegungsenergie der Atome reduziert wird und somit die Temperatur sinkt. Negative absolute Temperaturen können auch in quantenmechanischen Systemen wie Bose-Einstein-Kondensaten und spin-polarisierten Fermi-Gases erreicht werden.

Es ist jedoch zu beachten, dass negative absolute Temperaturen in diesen Systemen nicht bedeuten, dass die Atome oder Photonen tatsächlich unter Null Grad Celsius sind. Es handelt sich vielmehr um eine quantenmechanische Größe, die das Verhältnis von Energiezuständen in einem System beschreibt. Negative absolute Temperaturen sind auch in der Regel nicht stabil und können nicht dauerhaft gehalten werden.

Es gibt auch einige Anwendungen von negative absolute Temperaturen, wie z.B in der Quantencomputing und in der Wissenschaft der quanten Thermodynamik, die jedoch noch in der Entwicklungsphase sind.

Quelle: ChatGPT

@amtraxx: Danke! M.E. recht ordentlich, von dem Fehler "... tatsächlich unter Null Grad Celsius ..." (muss natürlich Kelvin sein) abgesehen.

@uatu
Ist mir erst garnicht aufgefallen. Stimmt natürlich was du sagst und ChatGTP entschuldigt sich für seinen Fehler....

amtraxx: Es ist jedoch zu beachten, dass negative absolute Temperaturen in diesen Systemen nicht bedeuten, dass die Atome oder Photonen tatsächlich unter Null Grad Celsius sind ? Richtig wäre doch Null Grad Kelvin und nicht Celsius ?


ChatGPT: Ja, Sie haben absolut Recht. Ich entschuldige mich für den Fehler in meiner vorherigen Antwort. Der absolute Nullpunkt ist tatsächlich Null Kelvin (0 K) und nicht Null Grad Celsius (-273,15 Grad Celsius oder -459,67 Grad Fahrenheit). Negative absolute Temperaturen sind tatsächlich über Null Kelvin und nicht unter Null Kelvin. Es handelt sich dabei um eine quantenmechanische Größe, die das Verhältnis von Energiezuständen in einem System beschreibt, und nicht um eine tatsächliche physikalische Temperatur.

Ich entschuldige mich für das Missverständnis und die Verwirrung, die durch meine Fehler in der vorherigen Antwort verursacht wurden.

Quelle: ChatGPT

Temperaturen unter dem absoluten Nullpunkt "durch einen Zustand höher Unordnung"?
Könnte es sein dass die Informationen von ChatGPT in einen Zustand höher Unordnung gekommen sind und er ganz einfach gescheit klingenden Unsinn brabbelt?
Analog etwa zu den Perpetum-Mobile-Erfindern die auch gerne die Quantenmechanik bemühren um die angebliche Funktionsweise ihrer Geräte "wissenschaflich" zu erklären?
Oder handelt es sich um eine reine mathemathische Größe? Mathematik ist geduldig. Abgelöst von der physikalischen Wirklichkeit sind dort natürlich auch Ergebnisse möglich die sich tatsächlich niemals erreichen lassen.

Lupo54 schrieb:und er ganz einfach gescheit klingenden Unsinn brabbelt?

Was glaubst du, wie oft ich mir hier schon diese Frage gestellt habe. :D

Bevor ich zu Allmy kam, war mein Leben noch in Ordnung. Es gab Naturgesetze, die scheinbar unantastbar waren, Grundpfeiler der Physik an denen man sich orientieren konnte, ... alles war gut.

Aber wenn man in einem Forum wie diesem hier schreibt, bekommt man es sehr schnell mit Leuten zu tun, die quasi alles komplett umdrehen können, worauf du dich zuvor absolut verlassen konntest. Und dabei wird nicht einmal vor der Lichtgeschwindigkeit, der Heisenbergschen Unbestimmtheitsrelation, und nun auch noch vor dem Absoluten Nullpunkt zurückgeschreckt.

Anfangs dienten dazu nur irgendwelche "Papers", die milliardenfach in einem ominösen Archiv zu lagern schienen, welche bei Bedarf rausgekramt werden, um wieder ein Naturgesetz zu kippen. Und das Schlimme daran war/ist, man ist selbst viel zu doof um das widerlegen zu können. Man ist im Grunde gezwungen, sich von scheinbar gesicherten Wissen zu verabschieden, nur weil das so in einem "Paper" aus dem ArchivX geschrieben steht.

Ich weiß nicht, ob es anderen auch so geht, aber ich finde das zutiefst frustrierend. Nicht eine einzige von Menschen gewonnene Erkenntnis über die Natur scheint korrekt zu sein. Es existiert rein gar nichts, von dem man mal sagen kann: ja, so isses. Und tust du es dennoch, präsentiert dir 30 Sekunden später einer ein Paper, welches dir deine eigene Blödheit bescheinigt.

Auch im Falle des Absoluten Nullpunktes ist es so. Hier wird als "Schlupfloch" der sog. Phasenraum benutzt, der bei thermodynamischen Systemen im Normalfall unbegrenzt zu sein scheint. Und irgendwer hat sich offenbar gedacht, wenn wir den Nullpunkt normal nicht kippen können, ändern wir doch einfach ein paar Parameter und begrenzen den Phasenraum.

Das kommt zwar im RL nicht vor, aber die Mathematik machts möglich. Um das real umzusetzen, wird unter Energiezuführung künstlich ein Zustand erzeugt, in dem die Verteilung nicht mehr der Bolzmann-Statistik entspricht. Wird die Energiezufuhr gestoppt, stellt sich das natürliche Gleichgewicht innerhalb weniger Millisekunden wieder ein.

Aber wie kommt man nun von einer Besetzungsinversion zu Temperaturen unter 0 Kelvin? Die Antwort auf diese Frage liefert die Statistik. Doch wirklich! Es existiert eine endliche Wahrscheinlichkeit, dass es bei Besetzungsinversion im begrenzten Phasenraum zu Temperaturen unter 0 Kelvin kommen kann.

Lupo54 schrieb:Oder handelt es sich um eine reine mathemathische Größe? Mathematik ist geduldig. Abgelöst von der physikalischen Wirklichkeit sind dort natürlich auch Ergebnisse möglich die sich tatsächlich niemals erreichen lassen.

Ich denke beides trifft zu. Wie immer in der Quantenmechanik können wir das Phänomen nur statistisch beschreiben, zudem müssen wir dafür ganz spezifische quantenmechanische Zustände künstlich erzeugen.

In der Natur kommt es natürlich öfter vor, dass Bedingungen vorliegen, wo quantenmechanische Regeln "ausgehebelt" werden, z.B. wenn bei der Entstehung von Neutronensternen die Elektronen in den Kern gepresst werden, was unter "Normalbedingungen" nie geschehen würde.

Allerdings lassen unsere Theorien solche Extremfälle auch zu, beim Absoluten Nullpunkt hingegen, sagt schon der Name etwas anderes aus. In der Physik wird der Begriff "absolut" ja nun alles andere als inflationär verwendet, und da er im Falle des Absoluten Nullpunkts noch Bestand hat, gehe ich auch davon aus, dass dieser künstlich herbeigeführte Ausnahmefall keine signifikante Relevanz besitzt, denn ansonsten müsste diese Bezeichnung schnellstens geändert werden.

@Lupo54:

Lupo54 schrieb:Könnte es sein dass die Informationen von ChatGPT in einen Zustand höher Unordnung gekommen sind und er ganz einfach gescheit klingenden Unsinn brabbelt?

Könnte es sein, dass Du aufgrund Deiner bekannten Anti-KI-Einstellung massive Probleme damit hast, wenn ChatGPT mehr als "gescheit klingenden Unsinn brabbelt"?

ChatGPT verwendet den Begriff "Unordnung" in diesem Zusammenhang als Synonym für Entropie, was in einem auf umgangssprachlichem Niveau formuliertem Text völlig in Ordnung ist.

@Peter0167:

Peter0167 schrieb:Das kommt zwar im RL nicht vor, aber die Mathematik machts möglich

Das ist missverständlich formuliert. Negative Temperaturen sind nach der allgemein anerkannten Definition von Temperatur im Experiment möglich, und jedes Experiment ist ein Teil des RL (real life). Das unterscheidet sich sehr erheblich von rein mathematischen Betrachtungen, wie sie z.B. im Rahmen der String-Theorie aufgestellt werden.