Hét vraag- en antwoordplatform van Nederland

Heeft één molecuul een temperatuur?

'Temperatuur' wordt uitgelegd als de beweging van moleculen. Als de moleculen stilstaan is de minimuum temperatuur bereikt (0 Kelvin).

Maar kan je de temperatuur bepalen van één molecuul?

Verwijderde gebruiker
12 jaar geleden
1.8K
Verwijderde gebruiker
12 jaar geleden
Je stelt twee vragen:
heeft 1 molecuul een temperatuur - ja.
kan je de temperatuur van 1 enkel molecuul bepalen - moeilijk en afhankelijk van het materiaal, maar niet onmogelijk.
Verwijderde gebruiker
12 jaar geleden
Niet de moleculen bepalen het absolute nulpunt maar de atomen.
Verwijderde gebruiker
12 jaar geleden
OK, atomen. Als,...temperatuur wordt beschreven als de beweging van atomen ten opzichte van elkaar...wat is dan de temperatuur van één atoom?

Heb je meer informatie nodig om de vraag te beantwoorden? Reageer dan hier.

Antwoorden (6)

Nee, moleculen, atomen en andere deeltjes hebben géén temperatuur.
Temperatuur en druk in een gas zijn zogenaamd "emergente" verschijnselen. Dt zijn verschijnselen die we macroscopisch definieren.
Als je temperatuur meet met een vloeistofthermometer, dan meet je de uitzetting die ontstaat doordat de atomen/moleculen sneller bewegen. Hetzelfde gebeurt als mensen op een drukke markt hardergaan lopen. Dan lopen ze alles omver, zelfs de omheining van de marktplaats.
Druk ontstaat door botsingen van atomen tegen een wand vanwege hun snelheid.
(Lees meer...)
Verwijderde gebruiker
12 jaar geleden
Een (1) molecuul of atoom heeft geen temperatuur. Temperatuur ontstaat door interactie tussen materie. Als er slechts 1 molecuul of atoom is, is er geen interactie mogelijk, ergo geen temperatuur.
(Lees meer...)
Verwijderde gebruiker
12 jaar geleden
Verwijderde gebruiker
12 jaar geleden
behalve misschien bij een radioactief atoom?
Verwijderde gebruiker
12 jaar geleden
Natuurkundig gezien is tempratuur een maat voor de gemiddelde chaotische bewegingsenergie (als gevolg van Brownse beweging) per molecuul plus de beweging van atomen in moleculen. Dus misschien dat je bij een (1) molecuul nog wel van temperatuur kunt spreken, maar een atoom kan in zijn eentje geen chaotische bewegingen doen, daar zijn er echt meer voor nodig. Radioactief verval is het verschijnsel waarbij een isotoop spontaan wordt omgezet in een andere isotoop, waarbij een deeltje (zoals een elektron, een proton of een alfadeeltje) wordt uitgezonden of gecapteerd (elektronenvangst). Als er maar een (1) atoom is zal de laatste situatie zich niet voordoen. De uitgezonden deeltjes zullen zich snel van het isotoop (of is dat de isotoop?) verwijderen en ook geen chaotische beweging aangaan. Dus ook bij radioactief verval van een (1) atoom kun je niet van temperatuur spreken.
Temperatuur is (inter) moleculaire trilling.
Ook extreem dunne gasmengsels en zelfs de ruimte kan temperatuur hebben, daar zit soms nog geen atoom (of molecule ) per kubieke meter in.

Als je deze ruimte dan toch een temperatuur toekent, is dat de temperatuur van dat ene atoom/molecule.

Het is dan ook redelijk om te stellen dat een atoom/molecule een temperatuur heeft omdat het trilt, de mate waarin het trilt is bepalend voor de temperatuur.

Mijn antwoord is dus JA.

Toegevoegd na 15 minuten:
Zo is onze thermosfeer bijzonder heet maar de luchtdichtheid zeer gering (astronauten ervaren dat echter geheel anders)
Bij gassen raken de atomen/moleculen elkaar praktisch niet en zelfs water raakt elkaar maar 15% .
Het elkaar raken of dicht in elkaars omgeving verkeren is dus geen reden om wel of geen temperatuur aan iets toe te kennen.
Men kan eigenlijk alleen temperatuur toekennen aan de materie in die ruimte, ook als het maar een atoom is.

Daar mogen anderen gerust anders over denken.....

Mijn visie is niet bedoelt als diskwalificatie van een andere, mij standpunt wijkt daar dan gewoon van af.

Toegevoegd na 4 uur:
De vraag was of EEN atoom een temperatuur heeft, de vraag is niet of men van een atoom de temperatuur kan meten.Dat is een heel ander verhaal.
(Lees meer...)
Verwijderde gebruiker
12 jaar geleden
Nee, je kan niet de temperatuur bepalen van 1 molecule.

Enerzijds is de temperatuur namelijk de gemiddelde beweging van een aantal moleculen (er zit namelijk een lichte afwijking in de snelheid waarmee de verschillende moleculen bewegen).
Bovendien kan deze snelheid van 1 molecuul niet bepaald worden. Dit heeft te maken met het onzekerheidsprincipe van heisenberg dat stelt dat je van een deeltje niet tegelijkertijd de positie als de snelheid met 100% zekerheid kan bepalen. Als je dan de temperatuur zou bepalen (en dus de snelheid van de beweging) kan je de positie er niet meer van bepalen en wie zegt dat je dan wel de molecule 'gemeten' hebt die je wilde meten?
(Lees meer...)
Verwijderde gebruiker
12 jaar geleden
Verwijderde gebruiker
12 jaar geleden
Maar wat doe je dan met de waarnemer als je de impuls wil meten? Als de waarnemer in rust is en het atoom beweegt dan is de warmte de snelheid. Maar hoe bepaal je of de waarnemer in rust is? Misschien meet hij ongeveer 0 graden kelvin omdat hij net zo snel in dezelfde richting beweegt als het atoom. Voor een derde waarnemer die bijna met de lichtsnelheid t.o.v. het atoom beweegt zal het atoom enorm heet zijn. Omdat je bovenstaande nooit kunt oplossen is het bepalen van de temperatuur van een atoom niet mogelijk.
Nee, moleculen kunnen wel verschillende vormen van kinetische energie hebben, (translatie, rotatie, en vibratie). Dat is vooral van belang bij twee-atomige moleculen. Het systeem moet echter macroscopisch zijn om de temperatuur te bepalen.

Bij een temperatuur vlak bij de 0 K is de temperatuur van atomen wel direct gemeten (7 mm/s) en is die waarde gebruikt om de temperatuur te bepalen (normaal bewegen gasatomen met ongeveer 500 m/s). Daarbij ging men er waarschijnlijk van uit dat al de atomen van de gekoelde materie ongeveer dat soort snelheden hadden en is de gemeten snelheid beschouwd als een steekproef.

De snelheid van één molecuul zegt op eigenlijk niets, want die is altijd ten opzichte van andere moleculen. Tweeatomige of grotere moleculen kunnen echter ook nog allerlei vibraties en rotaties uitvoeren en ik denk persoonlijk dat je dan aan een systeem van 1 molecuul vanwege de vibratieenergie wel een temperatuur kan toekennen, omdat in dat geval het molecuul een objectief meetbare hoeveelheid energie heeft. Via de constante van Boltzmann kun je die energie omzetten naar temperatuur en vice versa.

Toegevoegd na 1 minuut:
Antwoord zou dus eigenlijk ja moeten zijn, als het een twee atomig molecuul is.
(Lees meer...)
Verwijderde gebruiker
12 jaar geleden
Van één enkel molecule kun je de kinetische (translatie-, rotatie- of vibratie)energie bepalen. Als je die dan deelt door de constante van Boltzmann, dan vind je iets dat je de temperatuur van dat molecule zou kunnen noemen. Echter, je gaat dan voorbij aan de essentie van het begrip temperatuur. Want daarbij gaat het erom, dat deeltjes op allerlei manieren energie met elkaar kunnen uitwisselen, terwijl de gemiddelde waarde toch behouden blijft. Het begrip temperatuur heeft dus alleen maar nut als je het toepast op grote hoeveelheden deeltjes.
(Lees meer...)
WimNobel
12 jaar geleden

Weet jij het beter..?

Het is niet mogelijk om je eigen vraag te beantwoorden Je mag slechts 1 keer antwoord geven op een vraag Je hebt vandaag al antwoorden gegeven. Morgen mag je opnieuw maximaal antwoorden geven.

0 / 5000
Gekozen afbeelding