Fakten über Wärme und Temperatur

Thermische Reaktionen sind Bindungen von Photonen an anderer Materie (Absorption), wobei sich die thermische Energie der absorbierenden Materie ändert.

Wenn durch Absorption von Photonen sich die thermische Energie (Temperatur) des absorbierenden Systems erhöht, werden die Photonen  als Wärmestrahlung bezeichnet, andernfalls als Kältestrahlung.

Bezogen auf den Temperaturbereich auf der Erdoberfläche sind Photonen im nahen Infrarot und Infrarot Wärmestrahlung und Photonen mit niedrigerer Energie (fernen Infrarot) Kältestrahlung.

Mikro-, Funk- und Radiowellen haben im Gegensatz zu Strahlung Wellencharakter  und bestehen nicht aus Photonen.

Die Absorption von Photonen mit Energien oberhalb von Infrarot führt zu folgenden Reaktionen:

  Sichtbare Photonen (Licht) werden an Materie teilweise reflektiert und teilweise gebunden, wobei IR-Photonen abgespalten werden, d.h. sichtbare Strahlung ist zwar keine Wärmestrahlung, kann aber Wärmestrahlung bei Absorption generieren.

  Bei Absorption von UV-Photonen wird soviel Energie in Schwingungsenergie überführt, dass Bindungen der absorbierenden Materie gespalten werden, d.h. die Energie führt nicht direkt zur Erhöhung der thermischen Energie. Allerdings können abgespaltene Materieteilchen die thermische Energie erhöhen.  

  Röntgen- und Gamma-Photonen haben soviel Energie, dass sie durch viele Stoffe ohne Absorption hindurchgehen. Sie werden nur von größeren Atomkernen absorbiert, was zu Spaltungsreaktionen führt.

Physikalische Systeme haben das Bestreben ihre Temperaturen auszugleichen.

Dies geschieht in jedem Fall über Wärmestrahlung und kann zusätzlich über Wärmeleitung oder Wärmekonvektion erfolgen.

Die Erhöhung von thermischer Energie/ Temperatur führt zur Spaltung von intermolekularer Bindungen und damit meistens zur Volumenvergrößerung. Diese Wärmeausdehnung eines Stoffes wird in begrenzten Bereichen zur Temperaturmessung verwendet.

Eine andere Messmethode ist die Bestimmung der Energie der emittierten IR-Photonen über IR-Detektoren.

In allen Fällen können Absolutwerte ausschließlich durch eine „künstliche“ Kalibration  erhalten werden. Es gibt keine natürliche Temperatureinheit.

Die derzeitige Temperaturangaben sind nicht vergleichbar, da es unterschiedliche Definitionen von Temperaturen gibt:

1. Über Ausdehnung gemessene Temperatur (beruht auf thermischer Energie).

2. Über IR-Sensoren gemessene Temperatur (ist kalibriert mittels 1.)

3. Über Strahlungsspektrum definierte Temperatur (beruht auf das gesamte und nicht auf das für Wärme relevante Strahlungsspektrum).

4. Über Berechnung der mittleren kinetischen Energie. (Derartige Temperaturen haben keinerlei Korrelation zu thermischer Energie).

5. Durch Extrapolation der Volumenänderungen eines idealen Gases: absoluter Nullpunkt durch Extrapolation auf Null Volumen. Der absolute Nullpunkt ist eine physikalisch unmögliche Modellvorstellung und keine Realität. Grundsätze:

Die angegebenen steigenden Temperaturen der oberen Atmosphäre  haben nichts mit Wärme oder thermischer Energie zu tun!

 Diese Temperaturen beruhen auf durchschnittliche kinetische Energien.

 Die mittlere kinetische Energie nimmt  mit der Höhe zu, die thermische Energie aber extrem stark ab.
 
 Diese grundsätzliche Höhenabhängigkeit wird nur durch Luftströmungen (Konvektion) in sehr begrenztem Maße gestört.
 
 Die thermische Energie der oberen Atmosphäre ist gegenüber der der unteren Atmosphäre irrelevant gering.

 Der interstellaren Kosmos hätte aufgrund der wenigen aber hochenergetischen kosmischen Teilchen eine mittlere kinetische Energie die  einer Temperatur von über 1 Millionen K anstatt ca. 3 K entspricht.

Grundlage für wissenschaftliches Arbeiten sind eindeutige Definitionen.

Für Wärme, thermische Energie und Temperatur ist dies derzeit nicht gegeben.