1 januari 2021

Een vraag over extreem hoge temperaturen

Polly Translate
Voiced by Amazon Polly

Ik heb dit keer een vraag over extreem hoge temperaturen i.p.v. extreem hoge drukken, dus een ander fysisch onderwerp. Ik weet dat er een ondergrens is aan de temperatuur, -273,16*C of 0K, het absolute nulpunt. Maar er is geen bovengrens voor de temperatuur, dus dat betekent dat de temperatuur in principe oneindig hoog kan worden (zoals tijdens de oerknal wordt aangenomen). Maar ik vraag me af wat er met de materie uiteindelijk zal gebeuren als de temperatuur steeds maar hoger en hoger wordt. Een aantal voorbeelden: smelt bij 0*C, kookt bij 100*C, een (gas)vlam is zo’n 800 tot 1300*C, ijzer smelt bij 1540*C, een autogeenlaspit is zo’n 3200*C, wolfraam smelt bij 3410*C, overgens bij deze temperatuur is in feite alles wat we kennen als gesmolten of verdampt, zelfs stenen en beton zijn bij deze temperaturen allang verdwenen. Goed, maar het kan nog veel en veel heter de is aan de oppervlakte zo’n 6000*C en in het centrum 15.000.000*C, maar de allerheetste sterren (en vaak ook de zwaarsten) die in staat zijn om het fusieproces tot aan ijzer te laten doorzetten kunnen een temperatuur in het binnenste bereiken van zo’n 6.000.000.000*C, 6 miljard graden, en bij de supernova kunnen er zelfs temperaturen vrijkomen van wel meer dan 10 miljard graden! Goed okee, maar nog kan het nog veel en veel heter, dit zijn al temperaturen waar we ons geen enkele voorstelling van kunnen , maar bij oneindig heet is dat nog maar belachelijk “koel”! Ik vraag met af wat er uiteindelijk met de materie zal gebeuren als de temperatuur tot in het oneindige verhoogt wordt. Kan het gebeuren dat de materie totaal uiteen valt in de kleinste bouwstenen, die dan op een gegeven moment gewoon tot straling en verdampen als de temperatuur echt extreem hoog wordt, zeg maar 10^1000*C? Kan dat? Gebeurt er dan net zoiets als de omgekeerde volgorde van de oerknal, daar was toch ook voor er materie was eerst straling?


Hmm, auw, beetje erg heet allemaal flubber, =-=kernfusie temperaturen=-=.

IJs smelt bij verwarmen. Water verdampt. Rond 5800 graden verdampt als ??n van de laatste stoffen wolfraam (het metaal dat niet voor niets in de gloeidraad van een lamp wordt gebruikt). Na deze gedaanteverwisselingen blijft er een gas over, met vrij door elkaar bewegende moleculen, die elkaars aanwezigheid nauwelijks voelen. Nu kunnen de gasmoleculen verder worden verhit. Ze gaan dan steeds heftiger bewegen. Hoe warmer, hoe meer beweging. Bij heftige bewegingen breken moleculen uit elkaar in afzonderlijk atomen. Water valt bijvoorbeeld uiteen in waterstofatomen en zuurstofatomen. Bij 10.000 graden is daardoor alleen nog een gloeiende wolk afzonderlijke atomen over. Opwarmen bij deze temperaturen kost veel energie. Atomen stralen hun warmte namelijk snel weer uit. Dat uitstralen gebeurt via de elektronen, die rond de atoomkern cirkelen. Zij vangen warmte op door hun cirkelbaan aan te passen. Daarna stralen ze de opgevangen energie snel weer uit. Dat maakt opwarmen lastig. Het is alsof je een huis met openstaande ramen verhit.


Bij 100.000 graden lukt het voor sommige atomen niet meer om de elektronen vast te houden, die rond de atoomkern cirkelen. Waterstof raakt zijn elektron kwijt. Bij 1 miljoen graden hebben ook koolstof en elektronen verloren. Voor ijzer en nog zwaardere atomen ligt die temperatuur nog een stuk hoger. Voor het verder verhitten is het verlies van elektronen gunstig, want de elektronen waren er de schuld van dat de ingestraalde warmte direct weer werd uitgestraald. Als de atomen hun elektronen verliezen, wordt de energie van de kachel dus beter benut.
Bij een temperatuur van enkele miljoenen graden zijn de meeste atomen alle elektronen kwijt. Wat eerder nog een gas was van moleculen is nu dus een mengsel van vrij door elkaar bewegende atoomkernen en elektronen geworden. Deze toestand van de materie heet een plasma. Het is de vierde in het rijtje vaste stof – vloeistof – gas – plasma. Op komt plasma alleen op speciale plaatsen voor (in TL-buizen bijvoorbeeld).


Als de atomen hun elektronen eenmaal kwijt zijn, gaat het verder verhitten relatief gemakkelijk. Er verandert echter weinig, als je het gas nog warmer maakt. De temperatuur loopt op tot enkele tientallen miljoenen graden zonder dat de atomen verder nog veranderen. Wel worden hun onderlinge botsingen steeds heftiger, naarmate het warmer wordt. Meestal worden de atomen bij zo?n botsing snel weer teruggekaatst. Een atoomkern is immers positief geladen. Als twee positieve ladingen tegen elkaar komen, stoten ze elkaar af.


Op zeer korte afstand is ook de zogenaamde sterke kernkracht voelbaar. Dat is een aantrekkende kracht, die ervoor zorgt dat protonen en neutronen bij elkaar blijven in een atoomkern. Een enkele keer komen twee atoomkernen zo dicht bij elkaar, dat de sterke kernkracht een kans krijgt. De atoomkernen krijgen dan de mogelijkheid om samen te smelten. Twee protonen (dat wil zeggen: waterstofatomen die hun elektronen verloren zijn en met alleen ??n proton in de kern zijn overgebleven) kunnen zo een heliumkern vormen (met twee protonen in de kern). Daarbij komt veel warmte vrij. Bij 150 miljoen graden is de warmteontwikkeling zo groot dat alle andere verhittingsbronnen uitgezet kunnen worden. Het waterstofplasma houdt zichzelf warm. Dat is precies de manier waarop de zon op temperatuur blijft. Daar gebeurt dat overigens bij veel lagere temperaturen, maar dat kan omdat de druk in het hart van de zon gigantisch hoog is.


Wat er verder (mogelijk) kan gebeuren is een combinatie van natuurkunde (kwantum mechanica) en spirualiteit (o.a.Tao?sme & boeddhisme). Zo leert de wet van Einstein dat E (energie) gelijk is aan m (massa) maal de in het kwadraad (constante)  ofwel E=m * c2 . Energie is dus gelijk aan massa en omgekeerd.


Kwantumberekeningen laten zien dat wij en ons universum in een soort bewegende zee leven, een kwantum oceaan van licht. De ‘zero’ (nul) van het Zero Point Field, dat door fysici ook wel het vacu?m genoemd wordt, heeft betrekking op het feit dat fluctuaties in het veld ook nog bij de absolute nultemperatuur, de laatst mogelijke energietoestand, gemeten kunnen worden. De basale substructuur van het universum is een veld van onvoorstelbare hoeveelheden kwantumenergie in de zogenaamde lege ruimte ­ de energie in een enkele kubieke meter ruimte is voldoende om alle oceanen van de wereld aan de kook te brengen.
Vooruitstreven de wetenschappers van instituten als Princeton en Stanford in de VS en in Europa zijn tot de conclusie gekomen dat het Zero Point Field ­ dat niet erkend wordt door fysici die hun vergelijkingen ‘herijken’ door het ervan af te trekken ­ wel eens de sleutel zou kunnen zijn tot gebieden die al sinds eeuwen een mysterie zijn voor de wetenschap.
Volgens deze nieuwe theorie?n zijn alle levende wezens uiteindelijk pakketjes kwantumenergie die informatie met dit pulserende energieveld uitwisselen. We resoneren als het ware met de wereld om ons heen. Wetenschappers hebben met wetenschappelijke experimenten aangetoond dat er zoiets als een levenskracht is die door het universum stroomt, net als George Lucas het suggereerde in Star Wars. Als we rekening houden met het Zero Point Field, vinden we hierin wellicht ook een wetenschappelijke verklaring voor de zogenaamde ‘energie’geneeskunde en veel andere onverklaarbare menselijke mysteries, van ESP tot leven na de dood.


In de kwantumfysica betekent kwantumcoherentie dat subatomaire deeltjes in staat zijn om met elkaar te co?pereren. Deze subatomaire golven of deeltjes kennen elkaar niet alleen, ze zijn ook aan elkaar gebonden via een netwerk van banden van gedeelde elektromagnetische velden, waardoor ze met elkaar kunnen communiceren. Ze zijn te vergelijken met een grote hoeveelheid stemvorken die allemaal met elkaar resoneren. Wanneer de golven in fase geraken beginnen ze zich als ??n enorm grote golf en ??n enorm groot subatomair deeltje te gedragen. Het wordt dan lastig om ze uit elkaar te houden. Corherentie zorgt voor communicatie ­ als een soort subatomair telefoonnetwerk. Hoe beter de coherentie des te harmonischer het netwerk en de meest verfijnde golfpatronen hebben een telefoon. Het eindresultaat is te vergelijken met een orkest. Alle fotonen spelen samen, maar als individuele instrumenten kunnen ze elk ook hun eigen partij blijven spelen. Desondanks is het bij beluistering moeilijk om een instrument eruit te halen.
Nog verbazingwekkender is dat Popp getuige was van het hoogste niveau van kwantumorde, of coherentie, dat in de natuur mogelijk is. Meestal wordt deze coherentie ­ ook wel het Bose-Einstein condensaat genaamd ­ alleen in materiele substanties als supervloeistoffen of superconductoren waargenomen. Het fenomeen wordt over het algemeen in het laboratorium bestudeerd of op een een extreem koude plek, waar het maar een paar graden boven het absolute nulpunt is, en niet in de warme ongeordende omgeving van een levend wezen. Opvallend in dit verband is dat men in het boeddhisme ook speekt over energievelden en een ziel die, niet verloren gaat, maar overgaat in energie. Men maakt hierbij een duidelijk onderscheid tussen geest of ziel of hoe je dit ook maar wilt noemen en het stoffelijke (en vergankelijke) lichaam. Door meditatie kunnen zij deze (aura)energievelden waarnemen bij levende wezens (planten, bomen, dieren). Al ver voordat natuurkundig deze resonatie der “materie” (Bose-Einstein condensaat) aangetoond was, beschreef men in het tao?sme en boeddhisme deze resonerende energievelden als bron van alle (universele) leven. Voorlopig zal echter de conversie van iets als ziel (levende materie) naar energie, en  begrippen als energievelden en wat daar gebeurd voor de (gewone) mens nog wel een raadsel blijven.


***arjen***


Bron: www.natuurkunde.nl


Bron: http://home.planet.nl/~holtj019/NL/200202_Mens_kracht.html


Boek: “De heetste deeltjes” uit Op avontuur in de wetenschap, Bram Vermeer. Uitgever Stichting FOM, Utrecht ISBN 90-803011-3-2


Boek: Lynne McTaggart ­ Uit: The Field; The quest for the secret force of the universe / Lynne McTaggart, Harper Colins.