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Die tiefste Temperatur ist der absolute Nullpunkt. Dieser liegt bei 0 Kelvin (-273,15 Grad Celsius). Bei einer Temperatur von 0 Kelvin gibt es definitionsgemäß keine Bewegung der Atome in einem Stoff mehr. Dieser Punkt wurde bisher nicht erreicht und ist wahrscheinlich auch nicht erreichbar. Hat eine Substanz eine höhere Temperatur, so schwingen die Atome. Je höher die Temperatur, desto stärker die Bewegung. Dies lässt sich so lange steigern bis die kinetische Energie der Moleküle die Bindungsenergien der intermolekularen Wechselwirkungen (u.a. Van-der-Waals-Kraft, Wasserstoffbrückenbindungen) (teilweise) kompensiert und sich die Moleküle praktisch frei voneinander bewegen können. Mit zunehmender Bewegungsenergie der Moleküle geht ein Stoff in der Regel vom festen Aggregatszustand über den flüssigen in den gasförmigen über (siehe: Flüssigkeiten und Gase).
Der kälteste natürliche Ort ist der tiefe Weltraum. Dort herrschen Temperaturen von etwa 3 Kelvin (-270 °C). Diese Temperatur wurde durch die - noch immer existente - Energie des Urknalls erzeugt.
Bei normalen Temperaturen befinden sich die Atome auf verschiedenen Energieniveaus. Wenn sie aber sehr nah an den absoluten Nullpunkt heruntergekühlt werden, fallen plötzlich sehr viele auf das niedrigste Energieniveau herab. 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.
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1 Kälte 2 Technologie 3 Psychologie |
Kälte
Das, was wir unter Kälte verstehen, ist nur nicht vorhandene Wärme. Die Empfindung von Kälte ist relativ. Für einen Bewohner der Tropen sind 10 °C recht kühl, während ein Eskimo diese Temperatur als Oben-ohne-Wetter bezeichnen würde.
Bei trockener, unbewegter Luft entspricht die gefühlte Temperatur der Thermometertemperatur; der Mensch gibt eine gewisse Wärmemenge pro Zeit an die Umgebung ab. Steht die Person im feuchten Wind, wird ihr Körper über die Haut stärker ausgekühlt. Die gefühlte Temperatur als Maß für die Wärmeabgabe ist dabei zu Recht niedriger als der gemessene physikalische Temperaturwert. Diesen muss man mit der Windgeschwindigkeit und Feuchte in Beziehung setzen, um die gefühlte Temperatur als Wert ausdrücken zu können. Vereinfacht kann man festhalten: Wird dem Körper mehr Energie entzogen, als er produziert, empfinden wir das als Kälte.
Die Vorgänge in einem Kühlschrank oder einer Klimaanlage "erzeugen" daher Kälte, indem einem Körper bzw. der Umgebung Wärme entzogen wird.
Hierbei gilt der Energieerhaltungssatz, welcher besagt, dass Wärme als Energieform nicht zerstört, sondern nur umgewandelt oder übertragen werden kann.
Zur Erzeugung von Kälte dient eine Kältemaschine. Bewährt haben sich z. B. Techniken wie das plötzliche Dekomprimieren eines unter Druck verflüssigten Gases wie Ammoniak (Verdampfungskälte) oder das Auflösen eines Salzes in einer Flüssigkeit (Lösungskälte).
Kältemaschien, die Temperaturen unter 3 Kelvin erreichen, gibt es seit fast einhundert Jahren. Auch 0,001 Kelvin wurden schon vor längerer Zeit künstlich erzeugt. Eine richtige Sensation war es jedoch, als es gelang, eine Probe von wenigen Atomen auf ein Hundertmillionstel Kelvin herunter zu kühlen. Hierbei konnte zum ersten Mal die bereits erwähnte Bose-Einstein-Kondensation beobachtet werden.
Von technischer Bedeutung zur Erzeugung tiefster Temperaturen ist der Effekt der Adiabatischen Entmagnetisierung.Technologie
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