Qual é a temperatura mínima/máxima no espaço?

May 02 2021

Respostas

JackWoods42 Jul 16 2020 at 11:19

Aqui está o lugar mais frio, encontrado até agora, no universo: Nebulosa do Boomerang - Wikipedia

Aqui está o lugar mais frio do nosso sistema solar: Lugar mais frio do sistema solar? Bem perto

O lugar mais quente encontrado no universo até agora é: Ponto mais quente encontrado no universo

O lugar mais quente do sistema solar (além do centro do sol) é: Corona estelar - Wikipedia

Então, acho que estamos variando entre um grau acima do zero absoluto e 300 milhões de graus. Tenha em mente, no entanto, que temperatura e calor não são a mesma coisa. A temperatura mede a velocidade das partículas, mas o calor é a transferência de energia. A coroa é 10E-12 menos densa que a superfície do sol.

KeithRamsay Mar 12 2017 at 07:46

Existem algumas teorias de cordas nas quais há um limite superior para a temperatura, chamado de temperatura de Hagedorn. É extremamente alto. De acordo com essas formas de teoria das cordas, conforme nos aproximamos da temperatura de Hagedorn, a energia adicionada vai para a criação de partículas (e criação de partículas correspondentes a outros estados vibracionais das cordas) ao invés de apenas energia cinética de alguma coleção fixa de partículas.

Você pode querer examinar algumas mecânicas estatísticas básicas, como a derivação da fórmula fornecida aqui: Por que o fator de Boltzmann$e^{-E/kT}$parecem implicar que as energias mais baixas são mais prováveis? A constante k de Boltzmann é essencialmente um fator de conversão entre temperatura e energia. Poderíamos expressar a temperatura em unidades de energia, exceto que podemos medir a temperatura com muito mais precisão com referência ao ponto triplo da água (como os graus são definidos) do que podemos medi-la em unidades de energia (e, da mesma forma, com mais precisão do que a constante de Boltzmann ).

Suponha que temos um sistema quântico confinado tendo níveis de energia permitidos E_0 \le E_1 \le E_2 \le.... A existência de um nível mínimo de energia e o fato de que os níveis de energia vão ao infinito (se houver infinitos deles ) são necessários para fazer a versão legal da mecânica estatística funcionar. Quando o sistema está em equilíbrio térmico na temperatura T , a probabilidade de estar no nível de energia E_i é algum valor dependente de T multiplicado pelo fator de Boltzmann. Quando T = 0, o sistema está em seu estado de energia mais baixo. À medida que a temperatura aumenta, os níveis de energia mais altos gradualmente se tornam mais prováveis.

Em um sistema com apenas um número finito de estados de energia, é possível, em princípio, ter temperatura infinita (na qual todos os níveis de energia são igualmente prováveis) ou até temperatura negativa (na qual os níveis de energia mais altos são mais prováveis ​​do que os mais baixos: Negativo temperatura - Wikipédia ). De certa forma, faz mais sentido pensar em 1/T em vez de T , porque em termos da propensão de um sistema para absorver ou liberar energia, é o alto valor de 1/T que indica que o sistema está sujeito a consumir energia de um sistema com um valor inferior de 1/T .

Mas geralmente o modelo mais apropriado é aquele em que o sistema tem infinitos estados possíveis, e então a temperatura tem que ser não negativa e também finita. (Parece provável que a gravidade quântica estabeleça um limite superior no número de estados possíveis para um sistema vinculado dependendo de sua área de superfície, devido à possibilidade de formar um buraco negro, mas esse não é o modelo mais apropriado em todos os casos, mesmo que é realista. Não sou versado o suficiente na combinação de mecânica estatística, gravidade quântica e teoria das cordas para saber se há um conflito real aqui ou como ele é reconciliado.)

Sob muitas suposições comuns, como as que eles fazem quando ensinam os fundamentos dos gases ideais, você não obtém limite superior para a temperatura porque a soma de e^{-E_i/kT} converge, por mais alto que você defina T para ser . O número de estados disponíveis abaixo de um limite superior E cresce lentamente o suficiente com E para fazer a série convergir. Ou, em outras palavras, os níveis de energia E_i vão para o infinito com rapidez suficiente. Mas a convergência dessa série depende de alguns detalhes da teoria. No tipo de teoria das cordas que mencionei no início da resposta, o número de estados possíveis até algum limite de energia E cresce muito rápido com E , exponencialmente rápido, e tem um limite superior na temperatura definida nesse tipo de mecânica estatística. Se definirmos T como a temperatura de Hagedorn, a série divergirá, e como as probabilidades devem somar 1, isso significa que não existe tal equilíbrio térmico nessa temperatura. Só pode ser aproximado.