Thermodynamik - Wird es wärmer oder kälter?
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Angenommen wir haben einen Würfel aus Metall mit einer Kantenlänge von 10 cm.
In diesen stecken wir nun von Außen sehr viel Energie von der Größenordnung mehrerer MW. Die Energie wird so in den Würfel gepumpt, dass die Energieaufnahme überall im Würfel stattfindet.
Gleichzeitig kühlen wir den Würfel mit extrem viel kaltem Wasser, mehrerer tausend Liter rauschen überall um den Würfel vorbei, so dass er nicht schmelzen kann.
Die Temperatur im Kühlwasser beträgt mehrere hundert Grad.Nun stellen wir die Energiezufuhr und gleichzeitig, also sofort innerhalb der gleichen Zeiteinheit, die Kühlung ab, so dass dies zur Folge hat, dass sich der Würfel in einem Vakuum befindet.
Frage:
Da auch die Kühlung ausgefallen ist, steigt nun die am Würfel gemessene Temperatur oder sinkt sie?*
Und kann der Würfel jetzt schmelzen, obwohl keine Energie zugeführt wird?* Die Frage bezieht sich natürlich auf die Zeit kurz nach der Abschaltung der Energiezufuhr und nicht auf eine Zeit nach mehreren Tagen.
Langfristig wird die Temperatur natürlich fallen müssen, aber was passiert ganz am Anfang, darauf bezieht sich die Frage.
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Du möchtest wissen, ob ein heißer Würfel im Vakuum kälter oder wärmer wird und ob er schmelzen kann? Wozu war dann die ewig lange Geschichte mit der Kühlung und der magischen Wärmezufuhr gut?
Die Antwort auf die obige Frage (sofern dies deine Frage sein sollte) ist in jedweder Hinsicht material- und umgebungsabhängig.
Der Würfel und seine Umgebung werden irgendwann thermisches Gleichgewicht einnehmen (ein Vakuum ist dabei kein magisches Hindernis). Wie lange dies dauert: Abhängig von Material und Umgebung. Ist die Temperatur des Würfels dann höher oder niedriger? Abhängig von Material und Umgebung. Kann der Würfel dabei zu irgendeiner Zeit schmelzen? Abhängig von Material und Umgebung.
. Ich glaube jetzt habe ich, worauf du hinaus möchtest: Willst du wissen, ob man einen Gegenstand irgendwie "überheizen" kann, also quasi das Gegenteil einer unterkühlten Flüssigkeit? So dass er noch fest ist, obwohl seine Temperatur oberhalb seines Schmelzpunkts liegt? Falls ja, dann ist dein ganzer erster Absatz immer noch total sinnlos. Und die Antwort wäre nach wie vor material- und umgebungsabhängig. Ja, solch ein Phänomen gibt es, wenn man nur schnell genug heizt.
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Ich hab keine Ahnung aber hier mal mein Halbwissen aufgefüllt mit meiner Phantasie:
Während der Würfel gekühlt und erhitzt wird ist die Temperatur im Inneren des Würfels höher als außen. Sobald die Kühlung und Erhitzung aufhört verteilt sich die Hitze gleichmäßiger, also steigt die Temperatur am Äußeren des Würfels. Insgesamt steigt die Temperatur des Würfels aber nicht wenn keine Energie hinzugefügt wird, sie sinkt langsam da der Würfel Energie abstrahlt.
Der Würfel könnte vorher im inneren flüssig sein und nachher dann auch außen. Oder er könnte, je nach Material, schmelzen weil im Vakuum die Schmelztemperatur niedriger ist.
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Gruum schrieb:
Oder er könnte, je nach Material, schmelzen weil im Vakuum die Schmelztemperatur niedriger ist.
Das ist zwar technisch gesehen richtig, aber die Druckabhängigkeit des Schmelzpunkts ist - im Gegensatz zum Siedepunkt - doch sehr, sehr, sehr gering. Und dann gibt es noch komische, exotische Materialien wie Wasser, bei denen sowieso alles anders ist
.Hat nicht wirklich mit der Frage zu tun, wollte ich aber mal erwähnen, weil viele Leute denken, dass das anders wäre.
