Lexikon: Kälte

 

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Kälte ist per Definition keine physikalische Größe, sondern lediglich der Kehrwert der thermische Energie|thermischen Energie und entspricht daher einer vergleichsweise niedrigen .

Die tiefste Temperatur ist der Absoluter Nullpunkt|absolute Nullpunkt. Dieser liegt bei Null (-273,15 Grad Celsius|°C). Bei einer Temperatur von Null Kelvin gibt es definitionsgemäß keine Brownsche Molekularbewegung|Bewegung der Atome in einem Stoff (Chemie)|Stoff mehr. Diese Temperatur ist jedoch nach dem dritten Hauptsatz der Thermodynamik (Nernst-Theorem) nicht erreichbar. Hat eine Substanz eine höhere , so schwingen ihre Atome/Moleküle und je höher die Temperatur, desto stärker ist auch diese Bewegung. Dies lässt sich so lange steigern bis die kinetische Energie der Moleküle die Chemische Bindung|Bindungsenergien zwischen den Atomen/Molekülen kompensiert und sich diese in der Folge nahezu frei voneinander bewegen können. Dabei geht der Stoff mit zunehmender Bewegungsenergie der Moleküle in der Regel vom festen über den flüssigen in den gasförmigen Aggregatszustand über.

Der kälteste natürliche Ort ist der Weltraum. Dort herrschen Temperaturen von etwa 3 Kelvin (-270 Â°C). Diese Temperatur wurde durch die – noch immer existente – Energie des Urknalls erzeugt und wird daher auch als kosmische Hintergrundstrahlung bezeichnet.

Bei normalen Temperaturen befinden sich die Atome auf verschiedenen s. Wenn sie aber sehr nah an den absoluten Nullpunkt heruntergekühlt werden, fallen plötzlich sehr viele auf das niedrigste Energieniveau herab, mit der Einschränkung, dass es sich bei diesen um Bosonen handelt. Das bedeutet, dass alle Atome sich im selben Energiezustand befinden und damit absolut identisch sind. Sie sind durch Messung nicht zu unterscheiden. Diesen Vorgang nennt man Bose-Einstein-Kondensation.

Kälte, Wärme, thermische Energie?

Das, was wir unter Kälte verstehen, ist im Grunde nur nicht vorhandene thermische Energie. Man muss hierbei jedoch thermische Energie und Wärme unterscheiden, da es sich bei Wärme nicht um eine Energieform handelt und insbesondere keine Beziehung zur Temperatur und damit unserer Wahrnehmung von thermischer Energie besteht. Es hat jedoch auch keinen Sinn, Kälte grob als nicht vorhandene Wärme zu definieren, da der Nicht-Austausch von thermischer Energie weder eine nötige, noch eine sinnvoll messbare und erst recht nicht fühlbare Größe ist. Man spricht in diesem Kontext beispielsweise im Falle einer minimalen Wärme auch von einem Thermisches Gleichgewicht|thermischen Gleichgewicht und nicht von einer maximalen Kälte.

Die Empfindung von Kälte ist zudem relativ. Für einen Bewohner der Tropen sind 10 °C recht kühl, während ein Eskimo diese Temperatur als Oben-ohne-Wetter bezeichnen würde. Begründet liegt dies in dem Faktor des Windes (Windchill) und der Luftfeuchtigkeit (Schwüle), deren Gesamteffekt die so genannte gefühlte Temperatur ergibt.

Technologie

Die Vorgänge in einer Kältemaschine „erzeugen“ aufgrund des Energieerhaltungssatzes zwar keine Kälte oder vernichten thermische Energie, sie erreichen jedoch durch die Wärmeübertragung aus dem System heraus eine relative Kühlung, wobei hierfür jedoch Energie höherer Ordnung aufgewendet werden muss, da man gegen den Temperaturgradienten arbeitet.

Bewährt haben sich dabei Techniken wie z. B. das plötzliche Dekomprimieren eines unter Druck verflüssigten Gases wie („Verdampfungskälte“) oder das Lösung (Chemie)|Auflösen eines Salzes in einer Flüssigkeit („Lösungskälte“).

Kältemaschinen, die Temperaturen unter 3 Kelvin erreichen, gibt es seit fast einhundert Jahren. Auch 0,001 Kelvin wurden schon vor längerer Zeit künstlich erzeugt. Eine Sensation war es jedoch, als es gelang, eine Probe von wenigen Atomen auf ein Hundertmillionstel Kelvin herunterzukühlen. Hierbei konnte zum ersten Mal die bereits erwähnte Bose-Einstein-Kondensation beobachtet werden.

Von technischer Bedeutung zur Erzeugung tiefster Temperaturen ist der Effekt der Adiabatische Entmagnetisierung|adiabatischen Entmagnetisierung.

Psychologie

In der bezeichnet man die Unfähigkeit, Gefühle zu empfinden oder zum Ausdruck zu bringen, als Kälte oder Gefühlskälte.

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