Wärmebewegung

[fossilium]

Hallo liebe Freunde,
ich habe folgende Fragen: soweit ich mich erinnere, sind Atome und Moleküle immer in Bewegung, jedenfalls sofern sie nicht auf absolute Temperatur
abgekühlt sind.
Wo kommt diese Bewegung her ? Ergebnis des Urknalles ?
Findet ein Energieumsatz statt ?
Kann man auch bei materiellen Objekten kleiner als ein Atom, z.B. bei Elementarteilchen von einer Wärmebewegung sprechen oder verliert das bei diesen einen Sinn ?
Habe in Lehrbüchern nichts gefunden - vielleicht wißt Ihr was .
Fossilium

[Uli]

Zitat von fossilium

Hallo liebe Freunde,
ich habe folgende Fragen: soweit ich mich erinnere, sind Atome und Moleküle immer in Bewegung, jedenfalls sofern sie nicht auf absolute Temperatur
abgekühlt sind.

Es ist nicht möglich, ein Quantenobjekt (Atom, Molekül, Elektron, ...) zur absoluten Ruhe zu bringen. Der Grund dafür ist ein quantenmechanischer Effekt: die Nullpunktsschwingungen. Selbst am absoluten Temperaturnullpunkt finden diese Schwingungen statt.
Die tiefere Ursache dafür ist das Unbestimmtheitsprinzip der Quantenmechanik.

Gruß,
Uli

[Jogi]

Hi.

Zitat von Uli

Der Grund dafür ist ein quantenmechanischer Effekt: die Nullpunktsschwingungen. Selbst am absoluten Temperaturnullpunkt finden diese Schwingungen statt.
Die tiefere Ursache dafür ist das Unbestimmtheitsprinzip der Quantenmechanik.

Ist nicht das Unbestimmtheitsprinzip die Folge der Nullpunktsschwingungen?

Gerade weil die Quantenwelle auch bei Null Kelvin nicht stillsteht, ist eine Lokalisierung des Teilchens bei gleichzeitiger Impulskopplung nicht möglich.
(Damit kann man auch EMI beruhigen: Der Spin bleibt aus dem selben Grund erhalten, er ist eine Folge der Nullpunktsenergie.)

(Natürlich alles nur in meiner humbling opinion. )


Gruß Jogi

[Marco Polo]

Zitat von Jogi

Ist nicht das Unbestimmtheitsprinzip die Folge der Nullpunktsschwingungen?

Gerade weil die Quantenwelle auch bei Null Kelvin nicht stillsteht, ist eine Lokalisierung des Teilchens bei gleichzeitiger Impulskopplung nicht möglich.
(Damit kann man auch EMI beruhigen: Der Spin bleibt aus dem selben Grund erhalten, er ist eine Folge der Nullpunktsenergie.)

Hallo Jogi,

der Fachliteratur nach ist es aber so, wie Uli es beschreibt.

Gerade wegen des Unbestimmtheitsprinzips, würde eine genaue Lokalisierung eines Teilchens (also deltax=0) zu einem unendlichen Impuls dieses Teilchens führen, was natürlich nicht möglich ist.

Gruss, Marco Polo

[Uli]

Zitat von Jogi

Hi.



Ist nicht das Unbestimmtheitsprinzip die Folge der Nullpunktsschwingungen?

Gerade weil die Quantenwelle auch bei Null Kelvin nicht stillsteht, ist eine Lokalisierung des Teilchens bei gleichzeitiger Impulskopplung nicht möglich.
(Damit kann man auch EMI beruhigen: Der Spin bleibt aus dem selben Grund erhalten, er ist eine Folge der Nullpunktsenergie.)

(Natürlich alles nur in meiner humbling opinion. )


Gruß Jogi

Hallo Jogi,

das Unbestimmtheitsprinzip hat eine fundamentale Rolle bei der Entwicklung der Quantenmechanik gespielt. Die Nullpunkts-Oszillationen dagegen folgen einfach aus der QM, indem man die Schrödinger-Gleichung des harmonischen Oszillators löst. Insofern ist das Unbestimmtheitsprinzip sicher grundlegender (sonst würde es auch nicht den namen "Prinzip" verdienen).

Gruß,
Uli

[Jogi]

Hallo Jungs.

Erst mal sorry, wenn's jetzt erst mal (scheinbar) off topic wird, aber für mich gehört das schon zum Thema.

Wenn ihr anderer Ansicht seid, verschiebt meinen Beitrag, wohin ihr wollt.

Zitat von Uli

Die Nullpunkts-Oszillationen dagegen folgen einfach aus der QM, indem man die Schrödinger-Gleichung des harmonischen Oszillators löst. Insofern ist das Unbestimmtheitsprinzip sicher grundlegender (sonst würde es auch nicht den namen "Prinzip" verdienen).

Mir ist schon klar, dass man bei der Entwicklung der QM den Weg von oben nach unten geht, man dringt sozusagen in immer tiefere Ebenen vor.
Die Natur jedoch tut das Umgekehrte, sie baut die nächsthöhere Ebene immer auf der darunterliegenden auf.
Insofern sehe ich keinen Widerspruch, sondern einfach nur entgegengesetzte Blickrichtungen auf das selbe Ding, nämlich die Unbestimmtheit/Unschärfe.

Zitat von Marco Polo

Gerade wegen des Unbestimmtheitsprinzips, würde eine genaue Lokalisierung eines Teilchens (also deltax=0) zu einem unendlichen Impuls dieses Teilchens führen, was natürlich nicht möglich ist.

Klar, das wäre die (unmögliche) rechnerische Folge.
Quantenobjekte lösen aber keine Gleichungen, um zu erfragen, wie sie sich zu verhalten haben.
Sie folgen einfach den physikalischen Gegebenheiten, und diese sind auf der untersten Ebene elementar.
Die Unbestimmtheit als unterste, elementare Ebene anzunehmen, ist jedoch...räusper...unbefriedigend.
Es muss doch Gründe dafür geben, dass die Elementarteilchen jeweils genau gleiche Eigenschaften haben.
Und diese Gründe liegen, wie der Name schon sagt, am Grund.
Dass wir diesen Grund nicht scharf sehen können, ist den Teilchen schnuppe, sie konstituieren sich trotzdem aus dessen physikalischen Vorgaben.
Dass ein Elektron stets eine Ruhemasse von 511 keV hat, ist nicht gerade ein Indiz für etwas Unbestimmtes, im Gegenteil.
Ich hoffe, ihr versteht, wie ich das meine.


Gruß Jogi

[JoAx]

Hallo fossilium,

Zitat von fossilium

Wo kommt diese Bewegung her? Ergebnis des Urknalles?

Sicherlich liegt der Grund für die Existenz des Universums im Urknall, aber ob die angenehmen Temperaturen auf der Erde nur darauf zurück zu führen sind, ist wohl zu bezweifeln.
In der Sonne findet Nukleosynthese statt. Dabei wird ein Teil der Energie (unter anderem als EM-Wellen) frei, diese erwärmen dann die Erdoberfläche. Der andere Teil stammt aus dem Inneren der Erde selbst. Da spielt der nukleare Zerfall eine Rolle.

Zitat von fossilium

Kann man auch bei materiellen Objekten kleiner als ein Atom, z.B. bei Elementarteilchen von einer Wärmebewegung sprechen oder verliert das bei diesen einen Sinn ?

Noch vor etwas mehr als einem Monaten hätte ich - "da gibt's so was wie Temperatur nicht" - geantwortet. Aber schau dir das hier an. Vielleicht hilft's weiter.


Gruss, Johann

[fossilium]

[QUOTE=Uli;37370]Es ist nicht möglich, ein Quantenobjekt (Atom, Molekül, Elektron, ...) zur absoluten Ruhe zu bringen. Der Grund dafür ist ein quantenmechanischer Effekt: die Nullpunktsschwingungen. Selbst am absoluten Temperaturnullpunkt finden diese Schwingungen statt.
Die tiefere Ursache dafür ist das Unbestimmtheitsprinzip der Quantenmechanik.

Hallo Uli,
vielen Dank für Deine Antwort, hat mich aber nicht ganz zufriedengestellt.
Das Unschärfeprinzip verhindert bekannterweise eine genaue Lokalisation eines Objektes durch einen Beobachter, es liefert aber nicht den Grund, warum alle Teilchen hin- und herzappeln.
Ist das eine Eigenschaft der Materie, die per se hingenommen werden muß ? Oder läßt sich diese Eigenschaft wirklich ableiten: am absoluten Nullpunkt gibt es eine Grundschwingung und mit zunehem. Energie werden die Amplituden der Schwingung größer ? Woher kommt dann die Energie dafür ? Durch Stöße der Nachbarn ?mWoher kommen diese ? Letzlich vom Urknalll ?

Bin leider etwas lansam mit meinem Dialog - freue mich aber über jede Antwort.
Gruß an alle
Fossilium

[fossilium]

Hallo Uli,
vielen Dank für Deine Antwort, hat mich aber nicht ganz zufriedengestellt.
Das Unschärfeprinzip verhindert bekannterweise eine genaue Lokalisation eines Objektes durch einen Beobachter, es liefert aber nicht den Grund, warum alle Teilchen hin- und herzappeln.
Ist das eine Eigenschaft der Materie, die per se hingenommen werden muß ? Oder läßt sich diese Eigenschaft wirklich ableiten: am absoluten Nullpunkt gibt es eine Grundschwingung und mit zunehem. Energie werden die Amplituden der Schwingung größer ? Woher kommt dann die Energie dafür ? Durch Stöße der Nachbarn ? Woher kommen diese ? Letzlich vom Urknalll ?

Bin leider etwas lansam mit meinem Dialog - freue mich aber über jede Antwort.
Gruß an alle
Fossilium