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Absolute Temperatur 07:40 min

Textversion des Videos

Transkript Absolute Temperatur

Hallo! In diesem Video geht es um die Volumenänderung von Gasen bei Temperaturänderung. In diesem Zusammenhang möchte ich euch auch erklären, was die absolute Temperatur und die dazugehörige Temperaturskala ist. Zunächst also zur Ausdehnung von Gasen. Wir haben hier eine kleine Menge Gas, Luft zum Beispiel, und diese wollen wir nun erhitzen. Das stelle ich durch diesen roten Pfeil dar. Was passiert nun mit dem Gas, wenn wir es erhitzen? Das Gas dehnt sich immer mehr aus, je mehr wir es erhitzen. Das kennen wir auch schon von Festkörpern oder Flüssigkeiten. Die dehnen sich ja auch bei Erhitzung aus. Nun wollen wir das Gas wieder abkühlen, durch diese blaue Platte dargestellt. Und jetzt passiert genau das Umgekehrte. Das Gas zieht sich wieder zusammen. Aber was genau geschieht da eigentlich im Gas, wenn man es erhitzt? Schauen wir uns dazu mal ein paar Teilchen in dem Gas an. In einem Gas bewegen sich die Teilchen relativ frei umher und sie haben im Gegensatz zu Flüssigkeiten oder Festkörpern schon eine relativ große Geschwindigkeit. Die habe ich hier mal mit kleinen Pfeilen dargestellt. Und wird nun das Gas erhitzt, so erhöht sich die Geschwindigkeit dieser Teilchen. Die Pfeile werden also immer länger und jedes Teilchen benötigt dann mehr Platz und deswegen dehnt sich das Gas aus. Also wenn sich das Gas ausdehnt, bedeutet das, die Teilchen des Gases werden schneller und umgekehrt, zieht sich das Gas zusammen, so heißt das, die Teilchen werden immer langsamer und langsamer und langsamer. Aber bis wann denn, bis in alle Ewigkeit? Damit kommen wir zu unserem zweiten Punkt, der absoluten Temperatur. Wenn man einen Körper immer weiter abkühlt, ist es tatsächlich so, dass die Teilchen immer langsamer werden, bis zu ihrem Stillstand. Und dann hat der Körper seinen kältesten Punkt erreicht, denn die Teilchen können ja nicht negative Geschwindigkeiten oder so haben. Und diesen kältesten Punkt, den ein Körper erreichen kann, nennt man den absoluten Nullpunkt oder auch die absolute Temperatur. Doch dieser absolute Nullpunkt, an dem alle Teilchen stehen bleiben, existiert bisher nur theoretisch. Er konnte bis heute noch nie wirklich erzeugt werden, aber man ist schon ganz nah an ihm dran. Das ist nämlich gar nicht so leicht, denn er befindet sich bei -273,16 °C. Das ist ganz schön tief. Kommen wir nun zum dritten Punkt, der Temperaturskala, die im Zusammenhang mit dem absoluten Nullpunkt steht. Wir haben hier ein Thermometer, welches sehr tiefe Temperaturen in Grad Celsius anzeigt. Hier befindet sich der absolute Nullpunkt, bei -273,16 °C. Wir wissen ja bei den bisherigen Temperaturmessskalen wurde der Nullpunkt immer relativ willkürlich gewählt. Bei der Celsiusskala zum Beispiel der Gefrierpunkt von Wasser. Aber warum nicht der von Öl? Deswegen hat man eine neue Skala eingeführt und damit auch eine neue Einheit, das Kelvin, benannt nach einem Physiker, abgekürzt mit K. Man kann nun auch Temperaturen in °K messen, statt in °C. Und der Nullpunkt dieser neuen Messskala befindet sich genau beim absoluten Nullpunkt und bei 0 °C sind dann bereits 273 °K. Das Tolle daran ist nun, dass die Einteilung der Skala gleich geblieben ist. Sie wurde nur nach unten verschoben. Das heißt, wenn sich die Temperatur zum Beispiel um 1 °K erhöht, kann man auch sagen sie erhöht sich um 1 °C, denn das ist das Gleiche. Aus dem gleichen Grund kann man die beiden Einheiten auch sehr leicht ineinander umrechnen. Haben wir zum Beispiel 15 °C gegeben und möchten dies aber in Kelvin ausdrücken, da ja bei 0 °C bereits 273,16 °K sind, muss man diese nun zu den 15 °C dazuaddieren, dann erhalten wir 288,16 °K. Und jetzt umgekehrt. Hat man 200 °K gegeben und möchte dieses in °C umrechnen, so muss man nicht addieren, sondern subtrahieren, nämlich -273,16 °K. Dann erhalten wir -73,16 °C. Also, jetzt habt ihr also eine neue Temperaturskala kennengelernt, die nämlich in Kelvin. Außerdem wisst ihr jetzt, was die absolute Temperatur ist, nämlich die tiefste Temperatur, die ein Körper erreichen kann und die liegt bei -273,16 °C. Und außerdem habt ihr die Volumenänderung bei Gasen kennengelernt. Diese dehnen sich nämlich, wenn man sie erhitzt, immer mehr aus. Nun wisst ihr schon einiges über die verschiedenen Aggregatzustände und die Temperatur. Ich hoffe, das Video hat euch geholfen, das Ganze noch mehr zu verstehen.  

21 Kommentare
  1. wurde gut erklärt aber hat ein bisschen gestockt ;)

    Von Karinchen2017, vor mehr als einem Jahr
  2. Ein bisschen an manchen Stellen gestockt.Sonst war alles gut

    Von Julio2610, vor mehr als 3 Jahren
  3. Hi

    Von Annette Wallraven, vor mehr als 4 Jahren
  4. super

    Von Linasieben, vor mehr als 4 Jahren
  5. Danke für das Video war alles super bis auf zwei Fehler!!!!!!!!!!:-)

    Von Angelos B., vor fast 5 Jahren
  1. Danke für das Video war alles super bis auf zwei Fehler!!!!!!!!!!:-)

    Von Angelos B., vor fast 5 Jahren
  2. Hi, du hast Recht, dass es nur "Kelvin" heißt und nicht "Grad Kelvin". Jedoch steckt in deinem Kommentar auch ein Fehler. Die messbare Temperatur ist ein Ausdruck für die mittlere Geschwindigkeit aller vorhandenen Teilchen. Bei Null Kelvin ist absoluter Stillstand. Langsamer als gar nicht, können die Teilchen sich aber nicht bewegen. Daher gilt: "Negativen Werte für Kelvin gibt es nicht".

    Von Karsten Schedemann, vor etwa 5 Jahren
  3. es gibt meines Wissens keine -273,16 Grad Kelvin! Es sind -273,15 Kelvin

    Von Verkaufstrainer, vor etwa 5 Jahren
  4. Sehr hilfreiches video

    Von Sofalernen, vor mehr als 5 Jahren
  5. @Nelewiebach: Magst du auch sagen, wo genau der Fehler ist?

    Von Maximilian T., vor mehr als 5 Jahren
  6. da ist ein Fehler

    Von Deleted User 177627, vor mehr als 5 Jahren
  7. Sie macht das ganz ganz gut, vor allem die Aussprache die ich brauche langsam und klär, jetzt verstanden. Freue mich :)

    Von Pally, vor fast 7 Jahren
  8. Das ist richtig. Man sagt eigentlich nur Kelvin.

    Von Steve Taube, vor fast 8 Jahren
  9. Laut meinem Physiklehrer sagt man nicht "Grad Kelvin", sonder nur "Kelvin"! Ansonsten finde ich das Video wirklich gut.

    Von Elisalandmann, vor fast 8 Jahren
  10. Ja, aber sie sagt doch extra, dass der absolute Nullpunkt noch niemals erreicht wurde.

    Von Byob20, vor fast 8 Jahren
  11. Mir ist es nur wichtig, dass der absolute Nullpunkt nicht erreicht werden kann. Das ist eine sehr wichtige Tatsache und schließlich soll hier ja nichts Falsches behauptet werden. Die Begründung warum das so ist, ist dann erst mal nebensächlich (da gebe ich zu, dass die für einen 9. Klässler wohl etwas schwierig zu verstehen ist) .

    Von V. Schoch, vor etwa 8 Jahren
  12. Ok Very, dann wünsch ich dir viel Spaß dabei das einem 9Klässler zu erklären;)!

    Von Skyliner88, vor mehr als 8 Jahren
  13. Du sagst in deinem Video, dass ein Körper die Temperatur des absoluten Nullpunktes erreichen kann. Dies ist aber aufgrund der Quantenmechanik sogar theoretisch gar nicht möglich. Ein Teilchen kann nie ganz stillstehen, da dann Impuls und Ort des Teilchens gleichzeitig beliebig genau gemessen werden könnten. Nach der Heisenbergschen Unschärferelation ist jedoch das Produkt aus der Messunschärfe von Impuls und Ort des Teilchens immer größer gleich h quer halbe. Man wird es also nie schaffen, dass ein Teilchen ganz stillsteht und den absoluten Nullpunkt erreicht.

    Von V. Schoch, vor etwa 9 Jahren
  14. Es gibt kein °K sondern nur K, das ° ist falsch

    Von Jana Ding, vor mehr als 9 Jahren
  15. Hallo Niku,
    deine Antwort war richtig. Im System war eine falsche Antwort als richtig angekreuzt. Vielen Dank für den Hinweis.

    Steve vom sofatutor-Team.

    Von Steve Taube, vor mehr als 9 Jahren
  16. meine antwort war falsch?????
    aber 10,5 + 273,16= 283,66 ?
    oder?

    Von Niku Eshaghi, vor mehr als 9 Jahren
Mehr Kommentare

Absolute Temperatur Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Absolute Temperatur kannst du es wiederholen und üben.

  • Beschreibe, was in einem Gas bei Erwärmung passiert.

    Tipps

    Welcher Aggregatszustand ist in der Abbildung dargestellt?

    Wie kann das Verhalten der Stoffteilchen bei unterschiedlichen Temperaturen verdeutlicht werden?

    Welche Folge hat eine Erwärmung demnach für die Teilchen selbst und den Stoff insgesamt?

    Lösung

    Die gezeigten Teilchen befinden sich im gasförmigen Aggregatzustand. Das erkennt man daran, dass sie sich frei bewegen können und dabei den ganzen zur Verfügung stehenden Raum ausnutzen.

    Die Abbildung zeigt das Resultat einer Erwärmung des Gases: Die Geschwindigkeiten der Teilchen sind größer geworden. Das erkennt man an den längeren Pfeilen. Können sich die Teilchen frei ausbreiten, so vergrößert das Gas sein Volumen.

    In der Abbildung bleiben die schnelleren Teilchen jedoch auf den gleichen Raum beschränkt, dadurch wächst der Druck im Gas an.

  • Gib den Wert für den absoluten Nullpunkt möglichst genau an.

    Tipps

    Gesucht ist hier der genaue Wert, nicht der gerundete von -273°C, den wir für die Rechnungen verwendet haben.

    Lösung

    Die absolute Temperatur beziehungsweise der absolute Nullpunkt liegt bei -273,16°C.

    Ein wirklich beeindruckender Wert und eine wichtige Größe in unserem Universum!

  • Definiere den absoluten Nullpunkt.

    Tipps

    Mit Hilfe des absoluten Nullpunktes wurde eine neue Temperaturskala eingeführt.

    Auf dieser Skala gibt es keine negativen Werte, auf der Celsius-Skala hingegen schon.

    Lösung

    Der absolute Nullpunkt ist die Temperatur, bei der sich die Teilchen in den Stoffen nicht mehr bewegen würden. Er kann nie erreicht werden, jedoch wird beständig versucht, experimentell so nah wie möglich an den absoluten Nullpunkt heranzukommen.

    Der absoluten Nullpunkt liegt bei rund -273° Celsius. Selbst in den leeren Teilen des Weltraumes liegt die Temperatur aber einige Grad darüber! Der absolute Nullpunkt wurde in der Physik außerdem verwendet, um eine neue Temperaturskala einzuführen. Auf der Kelvin-Skala liegt der Wert von 0 Kelvin beim absoluten Nullpunkt.

    Wichtiger Hinweis zu den Einheiten. Es heißt Grad-Celsius [C°] und Kelvin [K]!

  • Beurteile die Aussagen zur absoluten Temperatur.

    Tipps

    Bei Temperaturen unterhalb des absoluten Nullpunktes hätten die Teilchen in einem Stoff negative Geschwindigkeiten.

    Beachten die Reihe der Aggregatszustände.

    Was sagt die Quantenmechanik über das Erreichen des absoluten Nullpunktes aus?

    Eine Skala muss in Abschnitte einteilbar sein.

    Lösung

    Beschäftigt man sich tiefer mit der absoluten Temperatur und dem absoluten Nullpunkt, stößt man bereits in ein neueres Forschungsgebiete der Physik vor, die Quantenphysik.

    Man stellt sich den absoluten Nullpunkt so vor, dass die Teilchen in einem Stoff sich nicht mehr bewegen. Gase würde es in diesem Zustand nicht mehr geben, da alle Stoffe bereits den festen Aggregatszustand erreicht hätten.

    Stoffe können nicht kälter als 0 Kelvin sein. Ihre Teilchen hätten dann negative Geschwindigkeiten, da sie bereits am absoluten Nullpunkt zum Stillstand gekommen wären.

    Obwohl man sich den absoluten Nullpunkt demnach vorstellen kann, ist er weder theoretisch noch experimentell erreichbar. Wollte man ihn experimentell erreichen, bräuchte man zum Kühlen einen Stoff unterhalb des absoluten Nullpunktes. Aber auch die Quantenmechanik verbietet es theoretisch, dass dieser Zustand erreicht werden kann. Das liegt daran, dass nie alle Teilchen gleichzeitig im Zustand absoluter Ruhe verharren würden.

    Die Kelvin-Skala besitzt neben dem absoluten Nullpunkt noch einen weiteren Fixpunkt. Sonst könnte sie nicht in fest definierte Abschnitte unterteilt werden. Dies ist der Tripelpunkt des Wassers, der bei 0,01°C liegt.

  • Analysiere die Kelvin-Skala.

    Tipps

    Wo liegt der Nullpunkt der Kelvin-Skala? Wie viel Grad Celsius entspricht dieser?

    Der absolute Nullpunkt ist 0 Kelvin. Er liegt bei rund -273°C.

    Addiere zu den gegebenen Werten 273, um die Temperaturwerte in Kelvin umzurechnen.

    Beachte dabei insbesondere die Vorzeichen bei negativen Celsiuswerten.

    Lösung

    Auf der Kelvin-Skala sind alle Werte der Celsius-Skala um rund 273 verschoben. Das heißt, Temperaturangaben in Kelvin sind immer um diesen Wert höher als in Grad Celsius. Um Grad Celsius in Kelvin umzurechnen, muss also jeweils 273 zum Celsius-Wert addiert werden.

    In der Physik werden Temperaturdifferenzen häufig in Kelvin angegeben, bestimmte Bereiche wie die Astronomie verwenden fast ausschließlich die Kelvin-Skala. Da aber beide Skalen dieselbe Einteilung haben, ist zumindest einen Temperaturänderung in Kelvin immer genauso groß wie in Grad Celsius.

    Es gibt noch andere Temperaturskalen. Zum Beispiel die Fahrenheitskala, die als einen Fixpunkt die menschliche Körpertemperatur gewählt hat. Schau dir diese anderen Temperaturskalen doch auch mal an, wenn du magst. Das ist sehr spannend und erleichtert auch den Umgang mit den verschiedenen Temperaturangaben.

  • Sage voraus, was bei dem Versuch passieren wird.

    Tipps

    Durch die Bestrahlung wird die Luft im Ballon erwärmt.

    Der Ballon hat eine flexible Hülle, er folgt den Volumenänderungen des Gases in seinem Innern.

    Lösung

    Die Animation zeigt, was mit dem Ballon passiert. Die Temperatur steigt durch die Zunahme der Strahlung. Der Ballon wird größer und platzt dann sogar.

    Bei Erwärmung dehnt sich der Ballon aus, da das Volumen der Luft in seinem Innern ständig zunimmt. Das liegt daran, dass sich die Luftteilchen immer schneller bewegen und dafür mehr Platz benötigen. Irgendwann hält die Ballonhaut dem Druck durch die Luftteilchen nicht mehr stand und zerreißt.