Grundlagen der Physik - Das Nachhilfeforum

uatu schrieb:Das ist missverständlich formuliert.

Das mag sein, aber unsere physikalischen Gesetze sind es ebenfalls. Wenn im RL Temperaturen unter 0 Kelvin möglich sind, wieso sprechen wir dann immer noch vom "Absoluten Nullpunkt"? Der wäre dann ja wohl alles andere als absolut.

Der Gefrierpunkt von Wasser unter Normaldruck liegt lt. Lehrbuch bei 0°C. Im Labor hingegen sehr viel tiefer, lt. Lesch liegt der Weltrekord wohl bei -17°C.

Die Liste ist garantiert noch länger, aber ich belasse es mal bei diesen 2 Beispielen.

Was mich diesbezüglich maßlos ärgert ist, wann immer (gefühlt) ich mich auf eine derzeit akzeptierte Lehrmeinung berufe, bekomme ich zu hören, dass dies nicht korrekt wäre, es gäbe ja Experiment A, B, C, ..., die das längst widerlegt hätten, ... und dennoch hält man an den alten Formulierungen fest. Warum eigentlich? Das macht doch jegliche Lernfortschritte zunichte. Auf was kann man sich eigentlich noch berufen?

@Peter0167

Peter0167 schrieb:Wenn im RL Temperaturen unter 0 Kelvin möglich sind, wieso sprechen wir dann immer noch vom "Absoluten Nullpunkt"?

Das ist -- wie vieles in der Physik -- historisch bedingt. Die ersten seriösen Spekulationen über negative Temperaturen kamen Mitte der 1900er auf (siehe hier), als der Begriff "absoluter Nullpunkt" schon lange etabliert war. Auch wenn es gewisse Vorteile hätte, ist es einfach nicht praktikabel, bei jeder Neuerkenntnis alle entsprechenden etablierten Begriffe umzudefinieren, insbesondere in Fällen, die nur sehr seltene Szenarien betreffen. Weit verbreitete Begriffe und Modelle haben i.d.R. ein erhebliches Beharrungsvermögen, wie z.B. das schon seit ca. hundert Jahren (!) überholte Bohr-Atommodell mit um den Kern kreisenden Elektronen sehr deutlich zeigt.

Ein anderes Beispiel: Es gibt gewisse Ansätze, dass sich weite Teile der Physik auf Basis der Geometrischen Algebra wesentlich klarer und eleganter formulieren lassen, als das gegenwärtig der Fall ist. Ob sich diese Ansätze durchsetzen werden, ist aber derzeit nicht absehbar. Falls es dazu kommt, wird der entsprechende "Umbau" der Physik aber ziemlich sicher mehrere Jahrzehnte in Anspruch nehmen.

Peter0167 schrieb:Der Gefrierpunkt von Wasser unter Normaldruck liegt lt. Lehrbuch bei 0°C. Im Labor hingegen sehr viel tiefer, lt. Lesch liegt der Weltrekord wohl bei -17°C.

Was binn ich nur für ein Dummerchen... :D

Heute gefriert Wasser bereits ab 4°C, und der derzeitige Tiefstpunkt liegt bei -40°C. Physik ist ein echtes Tagesgeschäft geworden, man sollte wirklich täglich nachschauen, ob die verwendeten Konstanten tagesaktuell wirklich noch Konstanten sind, oder jemand ein Experiment ersonnen hat, wo alles wieder über den Haufen geworfen wurde.

@Peter0167:

Peter0167 schrieb:Physik ist ein echtes Tagesgeschäft geworden ...

Sofern man die gesamte Physik betrachtet, ist das sicher richtig. Andererseits gibt es auch viele Teilbereiche, die sehr stabil sind. Z.B. in der klassischen Mechanik und Elektrodynamik hat sich in den letzten hundert Jahren (von den Einheiten abgesehen) ziemlich wenig getan.

Mit "absolut sicheren" Aussagen muss man so oder so sehr vorsichtig sein. Das einzige, auf das ich wirklich sehr weitgehend vertraue, sind die Erhaltungssätze.

Peter0167 schrieb:Auf was kann man sich eigentlich noch berufen?

Ich würde mich von paar Experimenten nicht ablenken lassen. Ultrakaltes Wasser ist jetzt nicht so außergewönlich, ist jedem schon mal in der Kühltruhe passiert, mit diesen Spielchen ist spätestens bei -48,3°C Schluss.
Praktische Bedeutung: man kann testen wie sauber ein Wasser ist, außerdem ist ultrakaltes Wasser für Wetterfröschen von Bedeutung.
Mehr muss man nicht wissen.

Zu den 0°K und darunter: mir persönlich egal, für mich ist Temperatur die Geschwindigkeit von Atomen und Molekülen, bei 0°K ist sie 0.

@uatu
Ich raffe das einfach nicht mit Temperatur unter absolut null. Hab in Spektrum folgenden Beitrag gefunden:
Kann etwas kälter werden als der absolute Temperaturnullpunkt?

Wenn der Wetterbericht Minusgrade ankündigt, geht es um die Celsius-Skala der Temperatur. Die Kelvin-Skala der absoluten Temperatur kennt dagegen nur positive Werte - eigentlich.

Quelle: Siehe oben

Entspricht dieser Beitrag dem von Dir verlinkten englischen Wiki-Eintrag?

@skagerak: In dem von Dir verlinkten Artikel steht's doch ausdrücklich drin:

Trotzdem gibt es Systeme, die Werte unter null Kelvin erreichen: negative absolute Temperaturen.

Das ist nur scheinbar ein Widerspruch, denn der physikalische Temperaturbegriff hat mit den Alltagskategorien warm und kalt nur sehr entfernt etwas zu tun.

(Spektrum am 10.12.2010)

Allgemein sollte man bei dem Artikel allerdings beachten, dass er vor dem wesentlichen experimentellen Durchbruch am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching 2013 erschienen ist.

Abahatschi schrieb:für mich ist Temperatur die Geschwindigkeit von Atomen und Molekülen, bei 0°K ist sie 0.

Sehe ich auch so. Jetzt kann es natürlich sein, dass - auch welchen Gründen auch immer - die von dir genannte Definition für Temperatur nicht mehr stimmt. Was mich wundern würde, denn einfacher gehts nichts mehr. Kommt aber vor, siehe unten. Aber sei´s drum.
Dann sollte man sich aber auch eine neue Maßeinheit ausdenken um das ganz klar zu machen. Und sie propagieren. "Grad Kelvin" und "absouluter Nullpunkt" sind zu bekannt um sie sozusagen beiläufig durch neues zu ersetzten.
Wobei - andere Poster deuteten das schon an - die Neuerung wahrscheinlich zu selten gebraucht werden muß um im Alltagsgeschäft irgendeine Rolle zu spielen. Etwa genau so wie man die klassischen Formeln der Physik weiter verwendeen kann, obwohl man seit den Relativitätstheorien weiß das die alle ungenau sind.

Peter0167 schrieb: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.

Nicht bleibt wie es ist. In grauen Schulzeiten (60er, 70er Jahre) haben wir - ganz selbstverständlich und ohne die Maßeinheit im geringsten zu hinterfragen - mit Kilopond gerechnet. Ich weiß sogar noch die Definition "Ein Kilopond ist die Kraft mit der eine Masse mit einem Gewicht von einem Kilogramm am Maßort auf seine Grundfläche wirkt". Nun gut, der Begriff "Maßort" hätte einen mißtraurisch machen sollen. Lag irgendwo auf Meereshöhe wenn ich micht recht erinnere.
So, dann war die Schule für immer aus und ich hatte eine ganze Weile was anderes zu tun als mich mich mit Physik zu beschäftigen. Dann gab es das Internet, man schaut auf diversen Foren mal rein. Und siehe da. Das Kilopond ist abgeschafft (übrigens wenn ich Wikipedia trauen kann seit 1960, diese Banausen von Physiklehrern und Schulbuchmachern haben uns das offenbar sehr lange verschwiegen) und durch Newtonmeter ersetzt.
Da hift kein Klagen, man muß sich halt an die neue Maßeinheit gewöhnen. Obwohl das olle Kilopond mir für den Rest meines Lebens gereicht hätte.
@uatu
Höchste Anerkennung für ChatGPT das er/sie/es die betreffenden Artikel im Netz überhaupt gefunden hat. Ist ja schließich kein zentrales Thema. Und dass das ganze eine ähnliche Relevanz hat wie die Frage wie viele Engel auf eine Nadelspitzte passen (eine Thema mit dem sich Newton angeblich jahrelang beschäftigt hat), dafür kann ChatGPT nun wirklich nichts.

@Lupo54
Ich unterscheide da ein bißchen zwischen reicht mir für 99,99% der Fälle und daaannn...wennn ich mal Zeit habe gucke ich was vielleicht neu ist. Ich habe aber auch die Erfahrung gemacht dass da nicht immer was wirklich Neues kommt, da müssen noch paar Trillionen Tonnen Wasserstoff zu Helium fusionieren.

Lupo54 schrieb:Obwohl das olle Kilopond mir für den Rest meines Lebens gereicht hätte.

Neee...mit Newton rechnet man wirklich einfacher.

Abahatschi schrieb:Praktische Bedeutung

Danke für diese sinnvolle und pragmatische Erdung!
Ich hatte das Thema auch verfolgt und fand's verwirrend - nicht, weil tatsächlich ein erstaunlicher Sachverhalt gefunden wurde, sondern weil jemand unbedingt wohl diese Grenzüberschreitung schaffen wollte.
Oh, ich maße mir nicht an zu behaupten, dass das Gefundene falsch sei. Dafür fehlt's an Kompetenz. Aber diese Hin- und Hertrickserei, um irgendwie auf minus Kelvin zu kommen, hat unsere Erkenntnis nicht weiter gebracht.

daelta schrieb:... hat unsere Erkenntnis nicht weiter gebracht.

Mit solchen Urteilen sollte man vorsichtig sein. Bei Grundlagenforschung ist i.d.R. schwer abzuschätzen, welchen zukünftigen Nutzen sie haben oder nicht haben wird. Auch z.B. die Beobachtung Oerstedt's, dass ein elektrischer Strom eine Magnetnadel ablenkt, hätte man seinerzeit leicht als unbedeutenden, nutzlosen Effekt abtun können.

Lupo54 schrieb:Und siehe da. Das Kilopond ist abgeschafft (übrigens wenn ich Wikipedia trauen kann seit 1960, diese Banausen von Physiklehrern und Schulbuchmachern haben uns das offenbar sehr lange verschwiegen) und durch Newtonmeter ersetzt.

Durch Newton, Newtonmeter is eine Einheit der Energie, Newton (wie auch das (klio)Pond) is eine Einheit der Kraft.

mfg
kuno

@kuno7
Hast recht. Ich bin in diesen neumodischen Dingen nicht so sattelfest.

Lupo54 schrieb:Ich bin in diesen neumodischen Dingen nicht so sattelfest.

Neumodisch? 😏 wir haben mittlerweile 2023, nur mal by the way.

@skagerak
Ich hätte (Selbst-)Ironie als solche kennzeichnen sollen. Aber im Ernst: Typischer Fehler wenn man nicht täglich auf einem Gebiet (hier Physik) unterwegs ist. Obwohl mir der Unterschied zwischen Kraft und Energie durchaus bekannt ist.

uatu schrieb:Mit solchen Urteilen sollte man vorsichtig sein. Bei Grundlagenforschung ist i.d.R. schwer abzuschätzen, welchen zukünftigen Nutzen sie haben oder nicht haben wird. Auch z.B. die Beobachtung Oerstedt's, dass ein elektrischer Strom eine Magnetnadel ablenkt, hätte man seinerzeit leicht als unbedeutenden, nutzlosen Effekt abtun können.

Dein Einwand verstehe ich und unterstütze ihn grundsätzlich.
Das große "Aber" kommt daher, dass der gute Oerstedt einen Effekt beobachtet hat, während hingegen im vorliegenden Fall es lediglich um eine besondere Betrachtung bzw. statistische Bewertung eines Effektes geht, um "-x K" als Ergebnis erhalten zu können.
Und da sehe ich schon einen signifikanten Unterschied.
Interessante Rechnerei, und man sollte nach meinem Dafürhalten Grundlagenforschung sicherlich nicht einengen, aber für einen bedeutsamen Durchbruch halte ich das nicht.

:merle:

Abahatschi schrieb:...... für mich ist Temperatur die Geschwindigkeit von Atomen und Molekülen, bei 0°K ist sie 0.

Kann das sein?
Wäre dann die Temperatur nicht "relativ" (abhängig vom Beobachter)?

D.h.:

Bewegt sich der Beobachter parallel (gleiche Geschwindigkeit und Richtung) zu einem Atom oder Molekül,
dann misst er eine v des Teilchens von 0 m/s --> Temperatur 0 Grad K

:ask:

@delta.m
Gut, an sich meint man mit Geschwindigkeit die Bewegung im gleichen System, ansonsten präzisiert man das.

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Zu deinem Beispiel: Auch wenn ich mich in einem anderen System so bewegen würde (parallel zum Atom), hätte der Atom bzw. die Molekülen ihre Temperatur=Geschwindigkeit im eigenen System und würden entsprechend sich verhalten-> reagieren, hierzu müsstest Du Dich mit der Arrhenius-Gleichung beschäftigen. Meine Beobachtungen würden was Außergewöhnliches zeigen, Reaktionen bei 0°K...und das geht nicht, da müsste man stutzig werden.
Das ist Theorie...auch nicht besonders realistisch weil ich in meinem System nicht so schwingen könnte wie ein Atom.

delta.m schrieb:Kann das sein?
Wäre dann die Temperatur nicht "relativ" (abhängig vom Beobachter)?

Unter Vorbehalt (da Nichtphysikerin), gehe ich davon tatsächlich mal aus. Ich würde erwarten, dass aus der Sicht eines Bezugssystems, das sich der Wärmequelle annähert, die Temperatur letzterer höher erscheinen müßte.

weil 1) es sich gemeinhin bei "Temperatur" um die statistisch ungerichteten Bewegungen vieler Teilchen handelt. Einige würden aus der Sicht eines anderen Bezugssystems also schneller, andere dafür langsamer werden.

aber 2) in der Statistik der kinetischen Gastheorie der Mittelwert der Geschwindigkeitsquadrate betrachtet wird, so dass es dann dennoch nicht zu einem Ausgleich käme, sondern zu einer Temperaturzunahme aus der Sicht eines sich annähernden Bezugssystems.

Soweit meine unmaßgebliche Deutung der Sache.

Abahatschi schrieb:Gut, an sich meint man mit Geschwindigkeit die Bewegung im gleichen System, ansonsten präzisiert man das.

Ist man denn nicht im gleichem System, wenn man sich "parallel" zu dem Teilchen bewegt?

Abahatschi schrieb:Das ist Theorie...auch nicht besonders realistisch weil ich in meinem System nicht so schwingen könnte wie ein Atom.

Mir ist da nicht klar, was die "Schwingung eines Atoms" mit dessen Geschwindigkeit im Raum zu tun hat ...

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Tripane schrieb:Soweit meine unmaßgebliche Deutung der Sache.

Danke, das ist ein interessanter Aspekt, den Du da aufführst :)