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0 Kelvin cuerpo en movimiento

Como muchos libros dicen:

La temperatura es proporcional, casi, etc...) la energía cinética media de las partículas.

Mi pregunta es esta.

"Supongamos que hay un cuerpo en algún lugar en el espacio vacío que se mueve a velocidad v por lo tanto la posesión de KE no es igual a 0 Julios, pero tiene una temperatura igual a 0K. Puede ser esto posible en un sentido teórico?"

En mi punto de vista es posible ya que creo que T es una medida de KE sólo por la falta de coherencia partículas que se mueven. Y si todas las partículas de que el cuerpo se mueva de forma coherente en una dirección KE no va a ser igual a 0 Julios, pero T va a ser de 0 grados Kelvin.

P. S. Ya que en el caso de la Termodinámica clásica, el motor (por ejemplo, motor de Carnot) no se mueve como un todo; no posee ningún "coherente KE", sólo "random KE" y por lo tanto la heurística "la temperatura promedio es KE" funciona bien. Pero esta "regla de oro" se rompe si el cuerpo se mueve como un todo. Estoy en lo cierto?

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Tony Puntos 336

Creo que tienes razón. Tal vez más preciso de la relación entre la temperatura y la velocidad es la de Maxwell–Boltzmann distribución: \begin{equation*} P(\textbf{v}) = \left( \frac{m}{2\pi k_B T} \right)^{3/2} \text{exp} \left[-\frac{m ( \textbf{v} - \textbf{v}_0)^2}{2 k_B T} \right]. \end{ecuación*} donde se ve que la media de la velocidad de $\textbf{v}_0$ y la temperatura son independientes. Sólo la variación de la velocidad está relacionada con la temperatura.

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tmwilson26 Puntos 1940

Creo que su opinión es correcta, y usted puede pensar acerca de los siguientes bienes palabra ejemplo. En los laboratorios de aquí en la tierra, se puede utilizar el láser de técnicas de enfriamiento para enfriar átomos de a $\mu$K escalas en el laboratorio de marco. Pero el laboratorio está en la tierra, y la tierra se está moviendo muy rápido alrededor del sol, y el sol se está moviendo muy rápido alrededor del centro galáctico y así sucesivamente. No tomamos en cuenta esta energía cinética cuando se considera la temperatura.

Si el objeto se está moviendo a una velocidad constante, siempre se puede poner a sí mismo en un marco en el que la media de la velocidad del objeto es cero, y lo que te queda es la distribución de velocidades que va a definir la temperatura del objeto.

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Eric Nguyen Puntos 18126

Una manera de definir la temperatura es a través de la física estadística. Es una cantidad que se utiliza para describir una distribución de equilibrio de los posibles estados a través de factor de Boltzmann. Dada una energía total de un sistema clásico

$$E(x_1,\ldots,x_N, p_1, \ldots p_N)$$,

donde $x_1 \ldots x_N$ son las coordenadas de la posición, y $p_1 \ldots p_N$ son el impulso de las coordenadas. La probabilidad de que el sistema está en un estado en particular, que ahora se le da proporcional a

$$P(x_1,\ldots,x_N, p_1, \ldots p_N) = Z^{-1} e^{-E(x_1,\ldots,x_N, p_1, \ldots p_N) / (k_B T)}$$

En el sistema clásico de partículas, que casi siempre es el caso, que la energía total es la suma de la energía cinética y la velocidad independiente de la energía potencial.

$$E(x_1,\ldots,x_N, p_1, \ldots p_N) = V(x_1,\ldots,x_N) + \sum_i^{N} \frac{p_i^2}{2m} $$

Podríamos jugar con la idea de dividir la energía cinética total del sistema de tres componentes, la traducción de la energía cinética, la energía cinética de rotación y de vibración de la energía cinética con la ayuda de un adecuado sistema de coordenadas

$$E_{tot} = E_{trans} + E_{rot} + E_{vib}$$,

cuando la traducción de la energía cinética está dada por

$$E_{trans} = \frac{P^2}{2M}$$,

donde$P=\sum_i p_i$$M=\sum_i m_i$. Ahora, podemos especular, que la probabilidad de que el sistema centro de masa de tener una cierta velocidad V es aproximadamente proporcional a

$$P(V) \approx e^{-\frac{1}{2}MV^2 / (k_BT)}.$$

Dado que la energía cinética total es enorme en comparación con $k_BT$ (que es sólo fracciones de un eV en la habitación temperaure), podemos concluir que si nos encontramos con un sistema con grandes V, esto es un no-equilibrio del sistema y la temperatura se define sólo en el equilibrio de los sistemas. Por lo tanto, la definición de la temperatura es de mal definidos aquí.

Ok, esto era puramente formal. En la práctica, uno no consern de un auto con tales formalidades, pero sólo se mueve hasta el centro-de-impulso de las coordenadas o algo similar. Por ejemplo, es una práctica estándar en simulaciones de dinámica molecular para inicializar primero las velocidades de los átomos según Maxwell-Boltzmann de distribución, pero luego quitar momentum total y el total de momento angular para evitar el exceso de deriva y de rotación. El número de partículas es generalmente tan grande, que uno ni siquiera considerar el hecho de que hay pocos grados de libertad menos, que el que se podría obtener con sólo basado en el número de partículas. Una excepción es de unos sistemas de partículas, donde se necesita para cambiar a la reducción de la masa de coordenadas.

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James Watkins Puntos 121

Es muy sencillo. Usted puede pensar en la temperatura como la desviación estándar de KE entre todos los componentes (átomos) de una masa. Esto es significativo, ya KE es una cantidad relativa, pero la temperatura es absoluta, y esta relación hace posible. Si todos los átomos están en movimiento uniformemente en la misma dirección, entonces la temperatura de 0.

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Vicfred Puntos 123

Estás en lo correcto. La temperatura se define generalmente en términos de movimiento aleatorio de los átomos. Este anuncio de NIST habla de un átomo haz enfriado a $30 \mu K$, por lo que hay muy poco al azar de la energía. No dar a la velocidad del rayo, pero que podría ser muy elevado si los átomos están en movimiento en la misma dirección.

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