Klima-Anekdoten Teil 3

Der Hochsommer sorgt mit wohliger Hitze für Urlaubsstimmung – und hat auch noch andere Wirkungen, etwa auf den Klang von Tönen. Ohne die flüsterleise Klimatechnik von Kampmann sorgt manche lauwarme Nacht allerdings für Schlaflosigkeit. Und die lässt geplagte Geister von kühlen Temperaturen unter dem absoluten Nullpunkt träumen. Dass diese Träume mit einigen technischen Tricks durchaus machbar sind, haben Physiker in Deutschland vor drei Jahren bewiesen. Was es damit auf sich hat, und was tatsächlich bei schlaflosen Sommernächten wirkt, verraten die neuen Klima-Anekdoten dieser Ausgabe.

 

UNTER DEM ABSOLUTEN NULLPUNKT

Allgemein sind Minus-Temperaturen nichts Ungewöhnliches – höchstens im Sommer. Für Physiker hingegen gelten negative Grade als unmöglich. Denn sie nutzen eine absolute Temperatur-Skala, mit einer absoluten Nulltemperatur: die Kelvin-Skala. Das heißt praktisch: Physiker kennen keine Temperatur unter null. Das liegt an der Definition von Temperatur: Je kälter ein Gas ist, desto langsamer die Bewegung seiner Teilchen. Bei null Kelvin oder minus 273,15 Grad Celsius stehen die Teilchen still. Nun gelang den Physikern der Ludwig-Maximilians-Universität München und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik in Garching die Herstellung eines atomaren Gases, das negative Werte annehmen kann. Nullpunkt_Ice_crystal_webWie das funktioniert hat? Durch einen physikalischen Trick: Wer etwas erhitzen möchte, muss bekanntlich Energie zuführen. Beim Erhitzen bewegen sich die Moleküle immer schneller, aber nur wenige bewegen sich sehr schnell. Im entwickelten Gas ist diese Verteilung umgekehrt, viele Teilchen weisen eine hohe Energie auf. Das bedeutet für die Physiker: Die Teilchen haben eine negative Temperatur angenommen; denn die Temperaturskala springt an der Obergrenze der Energie in den negativen Bereich. Die Erklärung liegt in der Definition von Temperatur: Die Teilchen bewegen sich immer langsamer, da sie gleichermaßen zur Bewegung drängen. Stehen sie still, ist der Nullpunkt erreicht. Experimentell ist eine negative Kelvin-Temperatur also zu erreichen. Soweit es gelingt, der Energie eine obere Grenze zu setzen. Damit die Teilchen stillstehen und bei positiver Temperatur eine untere Grenze für die Bewegungsenergie bilden. Kurios. Die Materie bei negativer absoluter Temperatur hätte verblüffende Konsequenzen: Mit ihr wären Wärmekraftmaschinen mit einer Effizienz über 100 Prozent denkbar; denn sie könnten nicht nur Energie aus einem heißen Medium ziehen, sondern auch aus einem kalten.

HEISSE NÄCHTE – GUTER SCHLAF?

So schön hochsommerliche Temperaturen am Tage doch sind, in der Nacht sind sie eher lästig. In den heißen Laken wälzen wir uns von der einen Seite auf die andere, ohne ein Auge zu schließen. Was kühlt uns sacht in den Schlaf? Sicher ist, eine kalte Dusche vor dem Schlafengehen ist kontraproduktiv. Durch das kalte WiStock_9278686_LARGE_3C_©Rudi-Gobbo_webasser ziehen sich unsere Gefäße zusammen und halten die Wärme. Besser ist eine Wechseldusche, erst kühl dann warm. Ein Gläschen Wein hilft ebenfalls schlecht bei Schlafproblemen. Alkohol versetzt den Körper nur in einen flachen Schlaf und fördert den Harndrang. Auch keine gute Idee ist, die Kleidung in der Tiefkühltruhe herunterzukühlen. Zwar verschafft der Pyjama zunächst wohlige Kühle, doch hält der Effekt nicht lange an und wird unangenehm feucht. Sinnvoller ist da, das Fenster nachts offen zu halten. Eine kühle frische Brise wirkt bei Hitze wie Balsam für den Körper. Den Effekt verstärken Bettwäsche aus dünner Baumwolle und eine Wärme ableitende Matratze. Dazu erweist auch eine Klimaanlage von Kampmann wunderbar erfrischende Dienste.

KLIRRENDE KÄLTE, KLANGVOLLE WÄRME?

Das Klima hat nicht nur Einfluss auf unser Wohlbefinden; es entscheidet auch darüber, wie wir Musik wahrnehmen. Zum Beispiel das Spiel eines Orchesters. Stellen wir uns einmal vor: Instrumente kommen aus Fotolia_77990260_XL_10C_©-bizoo_n_webder Kälte in einen warmen Raum. Die Saiten der Violine dehnen sich aus, verlieren Spannkraft und erschlaffen. Die Folge: Der Ton klingt tiefer. Bei einem Blasinstrument wie der Trompete hingegen bringt der Musiker die Luftsäule oder Raum im Instrument zum Schwingen und somit zum Klingen. Hier gilt: In warmer Luft breitet sich der Schall schneller aus als in kalter. Der Ton klingt somit höher. Deshalb kommt es bei Orchestern zu einem interessanten Phänomen. Kommen die Instrumente aus dem Kalten ins Warme, werden Streicher immer tiefer, die Bläser hingegen immer höher. Solange, bis sich die Violinen eingestimmt und die Bläser die Trompeten warmgespielt haben. Das erfordert eine gewisse Zeit, bis die Musiker sauber gestimmt ins Konzert gehen.

Bilder: Ice Crystal – Von Tashkoskim – CC-BY-SA 4.0; Schlaf im Kühlschrank © bizoo_n; Trompete © Rudi Gobbo

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