David Christians Maps of Time sagt Folgendes über die Zeit, in der sich die ersten Sterne aus den diffusen Wasserstoff- und Heliumwolken zu bilden begannen, aus denen damals das Universum bestand:
Unter dem Sog ihrer eigenen Schwerkraft begannen die Wasserstoff- und Heliumwolken in sich zusammenzufallen ... Als die Schwerkraft jede Wolke in immer kleinere Räume packte, baute sich im Zentrum ein Druck auf. Steigender Druck bedeutet steigende Temperaturen, und so begann sich jede Gaswolke beim Schrumpfen zu erwärmen (~Kindle-Standort 1469).
Der Teil, an dessen Verständnis ich arbeite, ist "Erhöhter Druck bedeutet steigende Temperaturen". Erwärmt der Druck selbst die Moleküle? Oder ist es die kinetische Energie, die die Partikel aufnehmen, wenn die Schwerkraft sie zum Zentrum der Wolke zieht? Oder ist das Phänomen hier etwas anderes als erhöhte Energie pro Masseneinheit?
Sobald die nukleare Kettenreaktion im Stern gestartet ist, ist es natürlich nicht schwer herauszufinden, woher die Energie kommt. Ich rede von davor.
Das ist grundlegende Thermodynamik.
Wenn Sie ein Gas komprimieren, injizieren Sie ihm Energie. Denken Sie an die Pumpe, mit der Sie die Reifen Ihres Fahrrads aufpumpen. Es braucht etwas Kraft, um den Kolben zu bewegen, richtig? Diese Anstrengung wird nicht verschwendet, sondern geht direkt in die Luft in der Pumpe. Jetzt hat die Luft mehr Energie.
Aber was passiert mit einem Gas, wenn man ihm Energie zuführt? Seine Moleküle wackeln schneller herum. Nun, schnelleres Rütteln ist im Grunde die Definition von höherer Temperatur. Indem Sie dem Gas mehr Energie zuführen, erhöhen Sie seine Temperatur.
Dass die Fahrradpumpe wärmer wird, merkt man tatsächlich, wenn man schnell und kräftig pumpt – das kann man selbst erleben.
Dasselbe gilt für Sterne - der ganze Stern ist die "Fahrradpumpe", und die Schwerkraft ist derjenige, der den Kolben drückt. Durch die Kompression (Schrumpfung) unter der Schwerkraft wird das Gas immer heißer. Es stellt sich heraus, dass ein Stern VIEL Gravitationsenergie hat, sodass das Gas SEHR heiß werden kann.
In Ihren Worten, ja, es ist die Beschleunigung, die Moleküle erfahren, wenn sie in den Gravitationsschacht des Sterns fallen, die sie schneller bewegen lässt. Sich schneller bewegende Moleküle = höhere Temperatur. Eigentlich ein ziemlich einfaches Phänomen.
Historisch wurde angenommen, dass die Gravitationskompression die Hauptenergiequelle für die Sterne war, bevor die Kernphysik entdeckt wurde. Helmholtz und Lord Kelvin schlugen diese Hypothese im 19. Jahrhundert vor.
Die Druck-Temperatur-Beziehung eines beliebigen Gases war ursprünglich als Gay-Lussac-Gesetz bekannt . Jetzt wissen wir, dass es sich nur um einen speziellen Fall von allgemeineren Phänomenen ( ideales Gasgesetz ) handelt, die Druck, Temperatur, Volumen und verschiedene Arten von Energie miteinander verknüpfen.
Eine spektakuläre Anwendung der pT-Beziehung ist der sogenannte "Feuerkolben" oder "Feuerspritze", der kleine Watte- oder Papierstücke entzünden kann, indem er nur sehr hart auf einen Kolben schlägt (extrem starke Kompression = großer Temperaturanstieg). Suchen Sie auf Youtube nach Videos wie diesem:
Interessante Frage, die "Durchdenken" demonstriert. Ich werde versuchen, es durch meine Wahrnehmung zu erklären.
Der erste Teil hält die idealen Gasgesetze für wahr, die bis zu einem gewissen Punkt gelten werden. Wenn die Sternwolke den Gesetzen idealer Gase gehorcht, kann die Temperatur eines Gases beschrieben werden als:
Hier ist der Druck, die Lautstärke, die Temperatur, Avogadros Nummer und die Boltzmann-Konstante. ( ist die Anzahl der Mole und die Gaskonstante).
Dieser Zusammenhang zeigt, dass beim Kollabieren einer Sternwolke unter ihrem Gewicht das Volumen abnimmt und damit Druck und/oder Temperatur ansteigen. Diese Beziehung basiert auf der statistischen Beziehung, dass viele Atome zusammengepackt sind, aber physikalisch nicht interagieren. Die zunehmende Temperatur und damit zunehmende kinetische Energie der Atome wird durch die zunehmende Wahrscheinlichkeit verursacht, dass die Atome häufiger miteinander kollidieren, wenn das Volumen abnimmt. Das ideale Gasgesetz erklärt die erste Temperaturerhöhung durch Erhöhung der kinetischen Energie der Atome.
Die Kettenreaktion tritt erst auf, wenn das ideale Gasgesetz nicht mehr gilt. Der weitere Kollaps einer großen Sternwolke führt dazu, dass das Zentrum der Wolke ein solches Druckniveau erreicht, dass Atome beginnen, physikalisch zu interagieren und das Gas zu einem Plasma wird. Erst dann beginnt die Kernfusion.
Hoffe das beantwortet deine Frage.
Mit freundlichen Grüßen, MacUserT
Kuzzooroo
Florin Andrej
Kuzzooroo
Florin Andrej