sciencetalk

Bij het proces van kernfusie in sterrren wordt een deel van de massa omgezet in energie. Die energie wordt uitgestraald het heelal in. Waar blijft die energie? Wat gebeurt ermee? Leidt het tot een temperatuurstijging van het heelal?

Bij het proces van kernfusie in sterrren wordt een deel van de massa omgezet in energie. Die energie wordt uitgestraald het heelal in. Waar blijft die energie? Wat gebeurt ermee? Leidt het tot een temperatuurstijging van het heelal?

http://nl.wikipedia.org/wiki/Ster_(hemellichaam)

De energie wordt in verschillende golflengten licht uitgezonden...

Hier is een vervolg op mijn vraag. Bij kernfusie in het inwendige van sterren wordt voortdurend massa omgezet in energie. Hierdoor wordt het heelal steeds armer aan massa en steeds rijker aan energie, want het omgekeerde proces - de omzetting van energie in massa - vindt niet op een vergelijkbare schaal plaats in het heelal. Of wel? De vrijkomende energie wordt in de vorm van licht van verschillende golflengten door de sterren uitgestraald het heelal in. Het licht wordt geabsorbeerd door de materie in het heelal die daardoor in temperatuur stijgt en zelf ook licht gaat uitstralen. Niet alle golflengten leveren hieraan een gelijke bijdrage. Een en ander wordt tegengewerkt door de uitdijing van het heelal. Daardoor wordt de warmteinhoud van het heelal continu herverdeeld over een steeds verder toenemend volume, en stijgt de temperatuur van het heelal niet of nauwelijks.

Graag kritisch kommentaar.

De door sterren uitgestraalde energie wordt uiteindelijk volledig geabsorbeerd door alle hemellichamen (andere sterren, gaswolken, planeten, ...).

Daardoor verwacht ik op heelalniveau een temperatuurevenwicht.

Ik eerlijk gezegd niet. In een overigens "statisch" heelal zou de temperatuur volgens mij moeten toenemen door de onophoudelijke omzetting van kernenergie in (uiteindelijk) warmte.

Door expansie van het heelal koelt het heelal overigens ook weer af.

Jan van de Velde schreef:In een overigens "statisch" heelal zou de temperatuur volgens mij moeten toenemen door de onophoudelijke omzetting van kernenergie in (uiteindelijk) warmte.

Door expansie van het heelal koelt het heelal overigens ook weer af.

Daardoor kan er een temperatuurevenwicht ontstaan. De evenwichttemperatuur lijkt heelalgemiddeld (2,725 ± 0,001) K te zijn.

Zie hiervoor kosmische achtergrondstraling.

Een energie-evenwicht betekent toch nog geen temperatuur-evenwicht?

Als ik een klomp uranium in een calorimetermeter met water hang verandert er niets aan de energie-inhoud van mijn calorimeter, maar zal de temperatuur gestaag oplopen.

Als ik een klomp uranium in een calorimeter met water hang verandert er niets aan de energie-inhoud van mijn calorimeter, maar zal de temperatuur gestaag oplopen.

Dit is een energie-omzetting: van kernenergie naar thermische energie.

Hier is geen sprake van een thermisch evenwicht.

Een energie-evenwicht

Wat betekent dat? Een voorstel:

1) Ingestraalde energie = uitgestraalde energie EN

2) de energiesoort verandert niet?

Kun je het heelal een calorimeter noemen? Ja, want niets kan aan het heelal ontsnappen.

Het heelal is per definitie alles wat bestaat. Het woord heelal zegt dat al. Kosmos zegt dat niet zo duidelijk.

Neutra schreef:Dit is een energie-omzetting: van kernenergie naar thermische energie.

Hier is geen sprake van een thermisch evenwicht.

En dat is toch wat er in feite in het heelal gebeurt? En dus is het heelal niet thermisch in evenwicht? Een niet-uitdijend heelal zou dan toch een oplopende temperatuur moeten kennen?

Ik heb de indruk, dat er nog een ingrediënt mist.

Om gemakshalve het oneindige te vermijden kun je de ruimte beschouwen als een spiegelkamer met volume V, met daarin een aantal sterren die samen in een constant tempo energie uitstralen, met vermogen P. De uitgestraalde energie gaat nergens verloren, de straling kan veranderen maar het blijft straling met dezelfde energie. Op tijdstip t is de totale stralingsenergie in de kamer E = P·t. De energiedichtheid van de straling is u = E/V.

Volgens de wet van Stefan-Boltmann geldt voor de evenwichtstemperatuur T in de ruimte: T⁴ = u/a, waarbij a een constante is.

- Als het volume van de kamer constant is dan stijgt T⁴ (evenals u) evenredig met de tijd.

- Als de drie dimensies van de kamer evenredig met de tijd toenemen dan daalt T⁴ (evenals u), evenredig met t^-2.

Stefan Boltzmann zegt iets over de uitgestraalde energie maar niets over de ingestraalde.

Dan weet je toch niets over het verloop van de temperatuur?!

Edit: Omdat het een (volmaakte) spiegelkamer is, zou de in- en uitstraling hetzelfde zijn.

Als V gelijk blijft, blijft T gelijk.

Zie de link naar de hyperphysics website in mijn vorige bericht. De formule T⁴ = u/a is niet precies de wet van Stefan Boltzmann, maar hij bestaat wel.

De kernfusie in de sterren produceert straling, dat verhoogt E binnen de kamer.

Met een thermisch evenwicht in het heelal wordt bedoeld dat de temperatuur overal gelijk is. Dat roept een paar vragen op.

Het sluit niet uit dat de temperatuur van het heelal kan stijgen of dalen, eventueel plaatselijk (voor enige tijd).

Hoe "weten" verschillende delen van het heelal elkaars temperatuur? De afstanden kunnen zo groot zijn, dat er geen contact (informatieuitwisseling) kan zijn geweest in de periode van 13,7 miljard jaar sinds het ontstaan van het heelal, en in ieder geval nu niet kan zijn. De kosmische achtergrondstraling wordt toegeschreven aan de eerste momenten na de Big Bang toen alle delen van het heelal nog contact met elkaar hadden. Maar de straling van tweede generatie sterren kan onmogelijk al alle uithoeken van het heelal hebben bereikt.

Een tweede punt is, dat er voor het optreden van straling geen temperatuurgradiënt nodig is, dus geen temperatuurverschillen nodig zijn. Straling reageert niet op een temperatuurgradiënt, maar is simpel een uitvloeisel van de temperatuur van het uitstralende object (Wet van Stefan Boltzmann). Dus voor het optreden van straling maakt het niet uit, of verschillende delen van het heelal een verschillende temperatuur hebben of niet. Warmtetransport door geleiding en convectie (wél een gevolg van een temperatuurgradiënt) komt in het heelal niet voor. Zie voor het verschil tussen de drie vormen van warmteoverdracht (geleiding, convectie of stroming en straling) de site:

http://nl.wikipedia.org/wiki/Warmteoverdracht

Ik denk dat we eerst eens moeten opschrijven waar we over spreken in dit topic. Daarom het volgende:

Vanuit de Big Bang heeft de snelste materie de uiterste contreien van ons heelal bereikt. Daaromheen kunnen we een omschrevene bedenken die we hier even de grens van het 'Stoffelijk Heelal' noemen. De betrokken materie zal met lagere dan de lichtsnelheid nog steeds uitdijen.

Fotonen hebben lichtsnelheid en verlaten dus dit Stoffelijk Heelal tenzij ze 'onderweg' een andere bestemming hebben gevonden.

Dit geldt vooral voor het fotonen-restant van de Big Bang want dat heeft al vanaf de Big Bang het Heelal verlaten vanwege hun lichtsnelheid en de 'vrije weglengte' die ze bij 'de ontkoppeling' verkregen. De 'openheid' van het Heelal is sindsdien alleen maar vergroot en de uiterste materie is sindsdien alleen maar door zwaartekracht vertraagd. We zien die fotonen dus nooit meer terug, want zij trekken zich niets aan van dat beetje zwaartekracht wat heden ten dage de dienst uitmaakt in die uiterste contreien.

Verder zijn alle fotonen dus ontstaan op een 'bron'. Omdat de bronsnelheid zich niet meedeelt aan de fotonen (hun 'reissnelheid' is en blijft de lichtsnelheid) maar de fotonen wel bolsymmetrisch van hun bron ontwijken, is de 'plaats' waar de bron zich bevond tijdens de 'verwkking' van het foton, een plaats 'in absolute rust', want 'omgeven door max.-snelheid van het licht. Omdat fotonen daarvan ontwijken, bolsymmetrisch, bereiken al fotonen vanaf de Big Bang alle materie (na verloop van tijd) want materie heeft altijd een lagere snelheid. Al vanaf de Big Bang communiceerd dus alle materie met alle materie via fotonen-'uitwisseling'.

Ik geloof echter niet dat dat van belang is; een tweede mortier-granaat komt in dezelfde krater als/van nummer één, zonder dat ze gecommuniceerd hebben. Laat daarom je inzichten leiden door de bolsymmetrie van de Big Bang-singulariteit en z'n vervolg en de vraagstukken zijn plotseling een stuk eenvoudiger.

Succes.