Wie absorbieren und speichern Moleküle Wärme, und wie kann diese Wärme immer noch benachbarte Moleküle beeinflussen? Auf der Venus gibt es einen Treibhauseffekt, bei dem die große, dichte Kohlendioxid-Atmosphäre Wärme von der Sonne absorbiert und einfängt – aber wie kommt das zustande? Was ist die Wechselwirkung zwischen Licht und einem Molekül, die bewirkt, dass Wärme übertragen und eingefangen wird? Vielen Dank für Ihre Zeit!
Mit freundlichen Grüßen Sigismund
Gasmoleküle nehmen Wärme, also Energie, über die üblichen Mechanismen auf: Photonenabsorption und Kollisionen mit anderen Molekülen. FWIW, molekulare Wärmeenergie, wird oft in "Phononen", Einheiten der Schwingungsenergie und "Rotronen", Einheiten der Winkelbewegungsenergie, parametrisiert.
Kurz gesagt, CO2 absorbiert Photonen, insbesondere im langinfraroten Wellenlängenbereich. Unabhängig davon, ob die Photonen von der Sonne oder von thermischen Prozessen auf der Erde stammen, besteht das Problem darin, dass die IR-Photonen die Atmosphäre nicht verlassen, sodass mehr Energie zurückgehalten wird, was zu wärmeren Temperaturen führt. Dies ist, gelinde gesagt, ein kompliziertes Thema, also nehmen Sie das alles nicht als abschließende Beschreibung.
PS Woo Hoo, es ist SO Hutsaison!
Licht interagiert mit Materie auf unterschiedliche Weise, immer abhängig von der Frequenz. Hohe Frequenz. bedeutet hohe Energie (Röntgen und Gamma) und niedrige Frequenz. bedeutet niedrige Energie (Mikro- und Radiowelle). Abhängig von der Frequenz verursacht das Licht (das eine EM-Welle ist) Veränderungen innerhalb der Atome und darüber hinaus.
Die von Ihnen gestellte Frage "Wie nehmen Moleküle Wärme auf?" bezieht sich auf die Infrarotfrequenzen, die für das „Aufheizen“ von Dingen verantwortlich sind. Im ersten Physikunterricht wird uns beigebracht, dass Teilchen schwingen, solange ihre Temperatur größer als 0 Grad Kelvin (-273,15 Grad C) ist. Je heißer sie werden, desto mehr vibrieren sie. Wenn IR- (Infrarot-)Licht auf ein Wassermolekül trifft (zum Beispiel), absorbiert das Wasser eine Energiemenge, die seiner Frequenz multipliziert mit der Planckschen Konstante entspricht.
Aufgrund der spezifischen Frequenz des IR-Lichts schwingt das Teilchen mit dieser Energie mit und erzeugt eine spezifische Reaktion, Vibration!
Jede Art von EM-Welle im EM-Spektrum ist für eine bestimmte Wechselwirkung mit Materie verantwortlich.
Um Ihre Frage zu beantworten, müssen wir all dies auf das CO2-Molekül anwenden, den Hauptschuldigen an der Erwärmung der Erde ... abgesehen von der Menschheit selbst.
CO2 wird IR-Licht entweder von der Sonne oder den Prozessen der Erde ausgesetzt. Das CO2 nimmt diese Energie auf und wandelt sie in Schwingungsenergie um. Das CO2 in der Atmosphäre fängt diese Energie ein und verhindert, dass sie in den Weltraum abgestrahlt wird. Offensichtlich bleibt das CO2 gerne auf dem niedrigstmöglichen (stabilsten) Energieniveau, also versucht es, einen Teil dieser Energie an nahe gelegene Partikel weiterzugeben und sie zum Schwingen zu bringen. Dies erklärt auch Leitung und Entropie in der Thermodynamik. Das ist auch der Grund, warum die Eiskappen der Pole schmelzen, obwohl sie die kältesten Temperaturen der Welt aufweisen.
Gerrit