Strona głównaPytania → Temperatura próżni?

Temperatura próżni?

Pytanie

Pyta Mućka

skoro w próżni (w kosmosie) gazy stają się ciałami stałymi to jaka jest w niej temperatura ?

Odpowiedź

Odpowiada Jan Gaj

Wstęp: Gaz umieszczony w próżni może rzeczywiście (nie zawsze) stać się ciałem stałym. Najczęściej jednak wypuszczając po prostu gaz do próżni uzyskamy strumień cząsteczek (atomów) nie łączących się ze sobą.

Odpowiedź: Temperatura (w obrazie klasycznym) jest miarą średniej energii kinetycznej cząsteczek. Trudno więc mówić o temperaturze w próżni, dopóki nic w niej nie ma. W kosmosie próżnia nie jest idealna. W najbardziej „pustych” miejscach znanego nam Wszechświata znajdziemy zawsze promieniowanie reliktowe (zwane też promieniowaniem tła), które odkryli pół wieku temu Arno Allan Penzias i Robert Woodrow Wilson (nagroda Nobla w 1978 r). Fotony tego promieniowania mają temperaturę około trzech kelwinów. Warto dodać, że dalsze badania promieniowania reliktowego przyniosły znowu nagrodę Nobla (John C. Mather i George F. Smoot, 2006 r). Więcej na ten temat można znaleźć w odpowiedziach na pytanie „Promieniowanie tła”.

Komentuje: Piotr Kossacki

Brakuje mi rozwinięcia odpowiedzi o informacje o tym, jak dobra może być próżnia (w szczególności w „najbardziej „pustych” miejscach znanego nam Wszechświata”, ale i w układzie słonecznym).

Odpowiada: Michał Różyczka

Poza fotonami znajduje się tam głównie wodór:

1) przestrzeń międzyplanetarna w Układzie Słonecznym (w pobliżu Ziemi) średnio ok. 5 10-24 g/cm3 czyli około 5 atomów/cm3

2) przestrzeń międzygwiazdowa w Galaktyce: średnio 10-24 g/cm3 czyli 1 atom/cm3 (najgęstsze obłoki – średnio 10-21 g/cm3; uwaga! są bardzo niejednorodne – gęstość waha się od 10-22 do ok. 10-17 g/cm3)

3) przestrzeń międzygalaktyczna: w gromadzie galaktyk 10-27 g/cm3 czyli 1 atom/dm3; średnio we Wszechświecie ok. 10-31 g/cm3 czyli 1 atom na 10 m3; fotonów reliktowych jest tam miliard razy więcej.

Uwaga: w każdym z tych przypadków materia na ogół jest daleka od równowagi termodynamicznej i trzeba być bardzo ostrożnym mówiąc o temperaturze.