A világűrben hány fok a hőmérséklet?

"Ahogy a termoelem hideg pontja leadja a hőjét az űrbe (vagy űrnek), az lényegében megfelel annak, hogy a űr lehűti. Ha az űr hőmérséklete (vagy tököm tudja már mije, csak hogy igazad legyen) nem 2,73, hanem 273 K volna, akkor sokkal rosszabb hatásfokkal működne a termoelemed is. "

Így van. De nem azért, hogy nekem igazam legyen.

"(Meg ennyi erővel az is érdekes kérdés lehet, hogy miért lesz meleged a radiátor előtt, miközben az a körülötted levő levegőt lassabban melegíti fel, mint téged?) "

A hő háromféle módon képes terjedni: hősugárzással (radiáció), hővezetéssel (kondukció) és hőszállítással (konvekció).

A hősugárzás útján történő hőterjedés nem más, mint az adott részecske által kisugárzott elektromágneses hullám képében történő hőterjedés. Tehát van egy atomod, elnyel egy hősugarat (elektromágneses hullámot), ettől megnő a részecske mozgási energiája, vagyis hőmérséklete nagyobb lesz, mint a környező atomoké. Az elektronja magasabb energiaszintre ugrik, néhány milliárdod másodpercig ott tartózkodik, majd visszaugrik alapállapotba, miközben kibocsátja az imént elnyelt elektromágneses hullámot (hősugarat), ezzel a mozgási energiája (hőmérséklete) is vissza lecsökken. Az összes atom ezt csinálja, vég nélkül, másodpercenként sok-sok millió alkalommal. Ez az elektromágneses sugárzás, a hősugárzás jelensége.

Erre azt a példát tudom hozni, hogy a boltos Józsi bácsi az atom, a kolbász a hő. A boltos bemegy a raktárba, a hóna alá csap egy szál kolbászt, ezzel megnőtt a mozgási energiája. Kiáll a boltjának ajtajába, meglengeti a rőf kolbászt, majd felhajítja Mari néninek a harmadik emeleti ablakába, ahol Mari néni elkapja (Mari néni szintén egy atom). Ezen típusú hőterjedésnek nincs szüksége közegre.

A hőátadás főként szilárd testekre jellemző. Az atomok egymáshoz képest nem mozdulnak el, hanem egymásnak adják át a hőmennyiséget, amelyet elnyeltek. Pl. egy vasdarabban a vasatomok rácsba kötötten helyezkednek el, tehát egymáshoz képest nem tudnak elmozdulni, vagyis mindegyik vasatom a szomszédos atomjának adja át a hőt (a szomszédos atomját készteti gyorsabb mozgásra, rezgésre).

A korábbi példához igazodva, ez az a hőterjedési metódus, mikor egy ülőkoncerten Józsi bácsi ül a sor egyik végén, Mari néni a másik végén. Józsi bácsi előhúzza a kolbászt, majd odaadja a mellette ülőnek, hogy adja azt tovább. Az átadja a mellette ülőnek, az megint a mellette ülőnek, míg nem a kolbász elérkezik a sor végére, Mari nénihez. Ezen hőterjedési metódushoz szükség van közegre, az egymás mellett ülő, egymással szoros kapcsolatban lévő atomok továbbítják a hőt (hővezető képességnek is hívják ezt az anyagfajtára jellemző hőtovábbítási sebességet).

A hőszállítás pedig az a jelenség, amikor maga a nagyobb mozgási energiával rendelkező atom mozdul el a többi atomhoz képest, és kicsivel arrébb sugározza ki az általa elnyelt hőmennyiséget. A példánál maradva ez az, amikor állókoncert van, Józsi bácsi zsebre dugja a kolbászt, és beleveti magát a tömegbe, majd azon átverekedve magát, közvetlenül Mari néni kezébe nyomja a kolbászt. Itt is szükség van közegre, amelyet jelen esetben Józsi bácsi és Mari néni testesít meg.

Ezeket nem azért írtam le, mert te nem tudod, gyanítom hogy van fogalmad róla. de a radiátoros kérdésed megértéséhez kell tudni ezeket.

Nos, a radiátor által leadott hőmennyiség a radiátortól távolodva négyzetes arányban csökken. Tehát ha kétszer olyan távol mégy a radiátortól, akkor negyedannyira fog melegíteni. A környező levegőt egyrészt azért melegíti fel lassabban, mert a tested atomjai viszonylag kötötten helyezkednek el egymáshoz képest, tehát nem tudnak a hőtöbblet felvétele után elmozdulni, míg a levegő molekulái igen. Tehát kap egy adag hőt a levegőmolekula, ezzel megnő a mozgási energiája, kitágul, könnyebb lesz a környező levegőmolekuláknál, vagyis elkezd felfelé emelkedni. Ezzel konvektív módon elszállítja a felvett hőt, míg helyébe hidegebb levegőmolekula(-ák) kerülnek. Ezáltal folyamatosan cserélődik a levegő a radiátor körül, ezért melegszenek lassabban a levegőmolekulák, mint a tested atomjai.

Ezen kívül, a levegő sokkal ritkább is, mint a tested, vagyis sokkal több a "légüres tér" a levegő atomjai között, mint tested atomjai között. A radiátor által kisugárzott hőmennyiség tehát sokkal kevesebb levegőmolekulába ütközik bele, mintha te állnál a levegő helyén, és a testedet alkotó atomok között kellene áthaladnia.

"> „Akkor ennyire hullámzana az űr hőmérséklete?”

Ezzel nem egészen értem, mire célzol. Attól még, hogy a galaxisközi térben ritkán vannak a protonok, sok van belőlük. Szerintem az a több millió fok az átlagos mozgási energiájukból jön ki. Máshogy tényleg nem lenne értelme, és nem is írják, hogy hullámozna ott a hőmérséklet. "

A kérdés feltétele után azonnal válaszoltam is, hogy nem, ettől nem hullámzik az űr hőmérséklete. Ettől az egy szem atom hőmérséklete (mozgási energiája) hullámzik, attól függően, hogy éppen milyen energiájú elektromágneses hullámot nyel el vagy bocsát ki. De mivel azon térrészben nincs is más atom, ezért nehéz egy atom hőmérsékletét egymagában értelmezni. Ott valóban erősen hullámzó lehet a hőmérséklet, ha már mindenáron ezt a jel(lem)zőt akarjuk használni. Sűrűbb közegben az atomok hőmérséklete kiegyenlíti egymást, ezért érthetőbb a hőmérséklet fogalma nagy számú atomok esetén.

"Szóval a kérdésem, mije a 2,73 K az űrnek, ha nem a hőmérséklete?"

Az űr nem üres. Minden köbcentijében százmilliárdszámra cikáznak össze-vissza keresztül-kasul a különböző frekvenciájú (energiájú) elektromágneses hullámok. Nyilván, minél távolabb mégy minden elektromágneses hullámot kibocsátó objektumtól (é.: anyagtól), annál ritkább lesz az elektromágneses hullámok szövedéke, de még a mélyűrben is százmilliárdszámra vágtatnak át a tér minden köbcentijén. Tehát akárhová viszel is anyagot, az mindenképpen rengeteg elektromágneses hullámot fog elnyelni és kibocsátani, megállás és vég nélkül. A mélyűrben azonban - mivel az elektromágneses hullámokat kibocsátó forrástól távolodva az általa kibocsátott hullámok energiája négyzetesen csökken - már olyan kis energiájúak az ott lévő hullámok, annyira megnő, megnyúlik a hullámhosszuk, hogy csak minimális mennyiségű energiát tudnak a mélyűrbe szállítani. Azonban olyan sűrűn vannak még ott is, hogy ez nagyjából a 2,73K hőmérsékletre képes melegíteni az oda vitt (vagy ott lévő) anyagot. Ez a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás által szállított energia, amely behálózza a teljes univerzumot, abban mindenhol jelen van.

"Másrészt Sceptic írt olyat, hogy „Valójában ez a világűr átlagos hőmérséklete jelenleg,…” Most akkor ilyen van, vagy nincs? "

Valóban nem az átlagos, hanem az alap hőmérséklete, ezt félreírtam, mea culpa :) Tehát ez a minimumhőmérséklet univerzumunkban, ennél hidegebb nincsen benne természetes úton. Mesterségesen, különböző trükkökkel ez alá is tudunk hűteni anyagot, atomokat, de azok nem maradnak hidegebbek, hanem lassacskán felmelegszenek erre a hőmérsékletre. Lásd előző hsz-em végét.

"Mert ez után meg ezt írta: „Ergo amit a köznyelv világűrnek nevez, azon területen (térfogaton) egyszerűen nem értelmezhető a hőmérséklet, mint tulajdonság...” "

És valóban nem :D A hőmérséklet ekvivalens az anyag mozgási energiájával. Minél gyorsabban rezeg egy atom, annál magasabb a hőmérséklete. Tehát ahol semmi anyag nincs, ott nincs atomrezgés sem, vagyis valóban nem értelmezhető a hőmérséklet mint jellemző, vagy tulajdonság. Ahol hőmérsékletet mérsz, oda anyagot viszel (a hőmérő anyagát pl.), és ennek a hőmérsékletét tudod lemérni. Ha nincs anyag, nincs hőmérséklet sem, mert nincs anyag, atom, aminek lenne belső mozgása, mozgási energiája.