@Resi_n 
Resi_n schrieb:Wenn ich allerdings Temperatur als Parameter definiere, der bestimmt, wie sich Teilchen auf Energieniveaus verteilen, dann kann eine negative durchaus einen Sinn bekommen.
Naja, die Grafik hängt von dieser Definition ab, und die Prozesse stellen sich auf dieser Grafik eben so dar, wie hineindefiniert. Zu deutsch: ich meinte genau dies, wollte es nur anschaulicher beschreiben.
Allerdings kann man eben auch einen Minus-Kelvin-Bereich durch die Grafik definieren, ohne daß diese Definition zum eigentlichen Temperatur-Modell gehört. Insofern sind jene Definitionen, von denen Du hier jetzt sprichst, nicht Teil der eigentlichen Theorie, die Du zuvor "Definition" genannt hattest (weißt schon, jene Definitionen, zu denen kein Widerspruch erzeugt werden dürfe). Die jetzigen Definitionen können eben schon das irreführende Artefakt sein, von dem ich sprach.
Resi_n schrieb:Wenn ich allerdings Temperatur als Parameter definiere, der bestimmt, wie sich Teilchen auf Energieniveaus verteilen, dann kann eine negative durchaus einen Sinn bekommen.
Wenn Du völlig von der Realität absiehst, es also ignorierst, was das Zuführen bzw. Abgeben von Energie für Auswirkungen auf das Teilchen hat, dann sicher. Ansonsten müßtest Du Dich nämlich der Frage widmen, ob nicht der Scheitelpunkt "0°K", der Deine X-Achse teilt, womöglich die Richtung des Energiezu- bzw. Abführens umkehrt. Sollte es also einer Energiezufuhr bedürfen, einen Stoff bzw. ein Teilchen von 0 auf -1 zu bringen, so wäre auch auf dieser Seite der Achse die Richtung zu 0°K die Richtung des niedrigeren Energieniveaus. Nur unter Absehung von dieser kleinen Nebensächlichkeit, Realität genannt, daß Bewegung eben Energie ist, nur dann kann man sich
ein Modell zusammenbasteln, in dem die Energieabgabe immer in Richtung der Einnahme eines kleineren Kelvin-Wertes verläuft (und -2 ist ja kleiner als -1, in der reinen Mathematik).
Nun verwenden die Artikel freilich eine Grafik, bei der tatsächlich die Richtung der Energiezu- bzw. Abfuhr gespiegelt wurde. Freilich bleibt dabei übersehen, daß -271°K Eis tauen und -371°K Wasser verdampfen läßt. Das bedeutet, daß jene "MinusKelvin"-Grade eben auch anders herum funktionieren, mithin die vorgegebene Grafik erst einmal auf den Kopf gestellt werden muß, um hierfür zu erkennen, wo denn nun das "low level" liegt. Und - o Wunder! - plötzlich läge es ja wieder "unten". Eben in Richtung der 0°K.
Sinn bekommt das also nur in dem erdachten Modell, in der Art, "die Grafik zu zeichnen und zu betrachten". Bastelt man sich das Modell anders, läuft es eben auch anders. Kommt wie gesagt immer drauf an, welches Artefakt menschlicher Vorstellung man mit einbaut.
Resi_n schrieb:Temperatur ist eben nicht der Durchschnitt der Temperaturen der einzelnen Teilchen, sonder ist nur für das gesamte System definiert.
Streiche "nicht" und "nur", ersetze "sondern" durch "weil". Bei Deinem "nicht" frage ich mich, wie denn bittschön davon die Rede sein kann, daß da 100.000 Kaliumatome auf wenige Milliardstel Kelvin runtergekühlt wurden. Wenn Du ein System hast, in dem ein Viertel der Teilchen 90°K "warm ist", ein Viertel 70°K, und die übrige Hälfte 20°K, ich sag Dir, dann beträgt die Temperatur des gesamten Systems 50°K.
Resi_n schrieb:Wenn ich jetzt Energie zuführe, also die Temperatur erhöhe, ändert sich daran nichts, weil die Teilchen beliebig hohe Energien annehmen können. Es gibt nach obe keine Grenze. Entsprechend ändert sich nichts. Viele Teichen mit wenig Energie, wenig Teilchen mit viel Energie.
und
Resi_n schrieb:Die nächste Frage ist, wie soll das in einem Dampfkessel gehen ?
Antwort, in einem natürlich Dampfkessel geht das nicht, da die Höhe der Energiezustände nach oben nicht begrenzt ist. Wenn ich Energie zuführe, können die Teilchen immer auf höhere Zustände ausweichen.
Es gibt nach oben keine Grenze? Komisch, genau diese Grenze wurde in dem Laborexperiment "eingebaut". Das hab ich dann auch für meinen Wasserkessel in Anspruch genommen. Sag mir also nicht, daß das bei mir ausgeschlossen sei, weil es ja keine Grenze nach oben gebe.
Und verrückterweise beschreibst Du selbst genau das, was Du meinem Wasserkessel gerade erst abgesprochen hast - ohne zu erklären, wieso diese Deine Erklärung für ihn so kategorisch ausgeschlossen wäre: "
Was passiert, wenn ich aber die Höhe der Zustände nach oben begrenze ?
Dann können die Teilchen nicht mehr auf höhere Zustände ausweichen.
Die Energie, die ich zugeführt habe muss aber irgendwo geblieben sein . Die Folge dieses Energiedeckels kann dann nur sein, dass es viele Teilchen mit viel Energie geben muss, und wenig mit wenig Energie, sonst gebe nie Summe aller Teilchenenergien nicht mehr die Energie, die ich in den Kessel reingesteckt hab. Ich hab die Verteilung damit auf den Kopf gestellt, und wenn die Temperatur die Verteilung der Energie beschreibt ist sie jetzt negativ."
Im übrigen wäre dies noch immer nur die Simulation, genauer gesagt, das "Diorama" von negativer Temperatur. Denn hier erzeuge ich ja nur das Verteilungsmuster der eingenommenen Energielevel, aber ich hab ja nicht "bis auf 0°K runtergekühlt und noch weiter". Dafür bräuchte man laut Artikel ja Unmengen an Energie, weswegen das Experiment ja auch nicht so verfuhr. Und "meins" auch nicht.
Resi_n schrieb:Wobei es bei der Temperatur immer um einen Durchschnitt der Energien geht. Teilchen haben Energie, das System hat Temperatur.
Du kannst aber auch feststellen, daß bestimmte Bereiche eines einzigen betrachteten Systems unterschiedlich warm sind. Und innerhalb dieser Bereiche mag es erneut Unterbreeiche geben, die eine andere Temperatur aufweisen. Du kannst da immer mehr ins Detail gehen - und landest im Endeffekt bei den einzelnen Teilchen, die sich in ihrem energetischen Level unterscheiden. Aber nein, weils hier "Energie" heißt, kanns nicht "Temperatur" sein. Entschuldige, aber in einem gedachten System mit einer Temperatur von X, in welchem sämtliche Teilchen die selbe Energie besitzen, der Wert beträgt Y, da sag ich doch glatt, Temperatur X ist Teilchenenergie Y. Und nenn Teilchenenergie Y einfach mal Temperatur X. Wenn A B ist, dann sollte A auch wirklich B sein dürfen. Zu sagen "Nenn es nicht B, es heißt mit Namen doch A", ist für mich irrelevant.
Resi_n schrieb:Und nun die zentrale Frage, was passiert wenn viele Teilchen viel Energie haben und wenig Teilchen wenig Energie.
Dann muss sich in der Verteilungsfunktion was geändert haben. In der Formel hat sich ein Vorzeichen geändert um die Verteilung auf den Kopf zu stellen.
Na dann haben wir ja schon Antigravitation, prima! Ich muß nur nen Mechanismus erzeugen, daß etwas mit zunehmender Geschwindigkeit von einer Gravitationsquelle wegfliegt, dann darf ich ein Minus vorsetzen. Metall etwa fliegt nach oben, wenn da ein Magnet ist. Vielleicht geht auch der Trick "Rückstoß" durch. - Nee, Du, in meinem Wasserkessel wie in dem Artikel werden die Teilchen dazu gezwungen, vermehrt das energetisch höhere Level einzunehmen. Das verdient kein Minuszeichen. Minustemperatur wäre, wenn die Teilchen des Systems von selbst diesen Zustand einnähmen. Nicht, wenn ich sie dazu zwinge. Da sieht nur die Verteilung gleich aus, aber der dazu führende Mechanismus ist grundverschieden.
Resi_n schrieb:Ich hab die Verteilung damit auf den Kopf gestellt, und wenn die Temperatur die Verteilung der Energie beschreibt ist sie jetzt negativ.
Temperatur beschreibt aber gar nicht die Verteilung der Energie, sondern ist der Durchschnitt der Energie. Die Verteilung der Elemente mehrheitlich auf das niedrige Energielevel ist eine Eigenheit der Materie / Physik / Thermodynamik... aber nicht die Definition der Temperatur. Erst da, wo man sagt, daß die Teilchen geneigt sind, den höchsten Energielevel einzunehmen, erst da würde sich etwas negativ zum bisher Beobachteten ereignen - von sich aus ereignen - und erst das wäre quasi Minus Kelvin, weil spiegelbildlich. Eine Temperatur wäre womöglich wegen dieser Verteilung negativ zu bezeichnen, aber nicht, weil Temperatur sich über diese Verteilung definiert, sondern weil die Verteilung entgegengesetzt der Thermodynamik abliefe - sofern sie von selbst aufkommt und nicht von außen dazu gezwungen wird., das läuft nämlich wieder thermodynamisch sauber ab.
Resi_n schrieb:Es wird nicht dafür gesorgt, dass die Temperatur nicht über 100 steigt, sondern dass die die Teilchen eine Energieobergrenze nicht überschreiten können.
Nenn es meinetwegen so, ändert nichts am Mechanismus. Wenn Wasser 100° heiß ist, und alle Teilchen hätten die selbe Energiemenge, dann nenn ich das mal X. Wenn ich X als Obergrenze festlege und verhindere, daß die Teilchen X überschreiten, und ich füge Energie zu, dann zwinge ich die Mehrheit der Wassermoleküle dazu, sich näher an X zu befinden als weiter weg. Ich werd zwar als "Temperatur" des Wassers nur "nahe 100°" erhalten, aber das reicht mir in meinem Beispiel, so meinte ich es auch von Anfang an: ich simuliere durch Zwang, durch Äußere Einflüsse auf ein nunmehr nur Subsystem (der Wasserkessel), was bei negativer Temperatur von alleine passieren müßte. Darum ist mein Wasserkessel oder auch jenes Experiment nur eine Simulation, eigentlich nur ein Nachstellen (Diorama) von dem, wie "Negative Temperatur" eines (ab)geschlossenen Systems aussehen müßte.
Pertti
perttivalkonen schrieb:Nenn es meinetwegen so, ändert nichts am Mechanismus. Wenn Wasser 100° heiß ist, und alle Teilchen hätten die selbe Energiemenge, dann nenn ich das mal X. Wenn ich X als Obergrenze festlege und verhindere, daß die Teilchen X überschreiten, und ich füge Energie zu, dann zwinge ich die Mehrheit der Wassermoleküle dazu, sich näher an X zu befinden als weiter weg. Ich werd zwar als "Temperatur" des Wassers nur "nahe 100°" erhalten, aber das reicht mir in meinem Beispiel, so meinte ich es auch von Anfang an:
abc997 schrieb:Das ist genau das, was sie im Labor gemacht haben. Nur leider funktioniert das unter normalen umständen nicht.
Heizenberch schrieb:Das ist nicht das, was mit dem "Potentialdeckel" gemeint ist. Es wird die Kinetische Energie nach oben begrenzt. Man kann trotzdem noch unendlich hoche Temperaturen erreichen, denn Temperatur =/= Kinetische Energie.
