Angenommen, ich stelle einen mit idealem Gas gefüllten Zylinder auf einen Zug, der sich in Bewegung setzt. Erhöht sich die kinetische Energie der Gasmoleküle? Steigt dadurch die Temperatur des Gases?
Weitere Details: Diese Frage ergibt sich aus einem Buch, das ich gelesen habe und das besagt
Die Bewegung von Molekülen ist wirklich zufällig. Mit anderen Worten wird angenommen, dass der Massenmittelpunkt des Gases in Ruhe ist, und es wird angenommen, dass keine Rotation um den Massenmittelpunkt vorliegt. Jede systematische Bewegung einer Gasprobe hat keinen Einfluss auf die Temperatur.
Die kinetische Energie hängt tatsächlich von der Gesamtbewegung ab, wie aus der Formel hervorgeht . Naiv auf die Definition von Temperatur schauend, , Wo die Effektivgeschwindigkeit der Gasmoleküle ist, könnte man (fälschlicherweise) davon ausgehen, dass sich die Temperatur genauso verhält.
Es gibt jedoch einen Unterschied zwischen kinetischer Energie und Temperatur: Temperatur ist nur unter strengen Bedingungen durch die obige Formel definierbar; nämlich die Geschwindigkeitsverteilung innerhalb des Gases muss isotrop sein. In einem fahrenden Zug werden die Geschwindigkeiten aller Moleküle des Gases entlang der Bewegungsrichtung erhöht. Die Geschwindigkeitsverteilung ist nicht mehr isotrop, und daher kann die Temperatur des Gases nicht wie oben definiert werden. Nur in dem Rahmen, in dem die Gasgeschwindigkeitsverteilung isotrop ist (dh von einem im Zug stehenden Beobachter aus gesehen), kann die Temperatur definiert werden. Nach diesen Argumenten sollte die Temperatur eine bezugssystemunabhängige Größe sein, da die Bedingungen für ihre Messung ein Trägheitssystem relativ zum Gas erfordern.
Schaschaank