Uzayın doğal hali neden soğuk?

Uzayın ortalama sıcaklığı yaklaşık 2,7 Kelvin (-270,45 C⁰), mutlak sıfır ise -273,15 C⁰ . Şu soruyu sormak mümkün: "Uzay olması gerekenden neden daha sıcak?". Büyük Patlama ile tüm evren kozmik fon radyasyonu ile dolmuştur ve bu radyasyonun neden olduğu ısı evrenin ısısını yükseltmiştir. Dünya üzerinde okyanusların ortalama sıcaklığını sadece 1 C⁰ artırmaya çalışsanız, dehşet bir enerjiye ihtiyacınız olur. Tüm evrenin ısısını bu denli artırmak için gereken enerjiyi siz düşünün. Yani uzayın doğal hali soğuk mu, sıcak mı? Elbette bizim açımızdan bu değerler çok düşük. Ancak kozmik açıdan bakılırsa oldukça sıcak.

Mutlak sıfır tanımına bakarak ne olduğunu anlamaya çalışalım. Bir maddenin moleküllerinin entalpi ve entropisinin teorik minimum değerine ulaştığı termodinamik sıcaklık ölçeğinin en alt sınırıdır. Tanımdan da anlaşılacağı üzere maddeyi bu sıcaklığa indirmek oldukça zor görünüyor. Moleküllerin ve atomların iç enerjisi vardır ve bu enerji sayesinde bir iş yapmaları mümkündür. Yapay yollar ile ısılarını ne kadar düşürürsek düşürelim, elektron çekirdek etrafında dönmeye, protonları oluşturan parçacıklar titreşmeye devam etmeye çalışacaktır.

Ortamda ısı yaratabilecek hiç bir unsur olmasa, kozmik radyasyon, normal madde veya herhangi bir enerji türü, ortam mutlak sıfırın üzerinde olamazdı. Buraya kadar anlattıklarımıza göre, bir soru daha akla gelebilir "0 Kelvin neden -273,15 C⁰ de başka bir değer değil?" Çünkü bu sıcaklık bilinen maddenin kinetik enerjisinin "0" olduğu kabul edilen teorik sıcaklıktır ve bundan ötesi bizler için şu an tanımlı değil.

Soru açıklamasında demir ve plastik olayına gelince: Diyelim ki ortam sıcaklığı 20⁰ demir ve plastik de aynı sıcaklıkta olacaktır. Demirin ısı iletkenliği plastikten büyüktür, ısı transferi sıcaktan soğuğa doğru olduğuna göre, demir vücudunuzdaki ısıyı daha hızlı emecektir ve siz de demiri daha soğuk hissedeceksiniz. 15 C⁰ hava sıcaklığı sizi öldürmez, ancak 15 C⁰ deniz suyu sıcaklığı sizi hipotermiye sokabilir. Suyun ısı iletkenliği havaya göre çok daha fazladır.^[1]

Uzayun soğuk olmasının sebebi boşluklarında maddenin olmaması ve istisna olan bazı yerlerde de biraz olması, madde birbiri üzerine kütleçekim nedeni şle kümelendiği için uzayda boşluk var, kütleçekim olmasaydı bu maddeler birbiri üzerine kümelenmezdi ve uzayda "boşluk" daha az olurdu. Yani bunu özetleyecek olursak maddenin birbiri üzerine kümelenerek boşluk yaratmasıdır uzayı soğuk yapan. Mutlak 0 dan bahsedersek, bu kinetik enerjinin durduğu sıcaklık, yani hiçbr hareket yok, kinetik enerji 0. Boşlukta madde olmadığı için kinetik enerji de 0 (radyasyon ve çeşitli etmenleri saymazsak, çünkü bunlar yüzünden evrenin sıcaklığı 0 kelvin değil 2,5-3 kelvin arası). Verdiğiniz açıklamadaki demir plastik örneğinin sebebi ise ısı iletkenliğidir, demir ısıyı daha iyi ilettiği için bize daha soğuk gibi gelir (soğuk gelmesinin nedeni ise temas ettiğimiz yerden ısı çalmasıdır, çünkü ısı yüksek sıcaklıktan düşük sıcaklığa doğru hareket eder, yani 0° bir metali ateşe tutarsanız ateş soğumaz metal ısınır). Umarım yardımcı olabilmişimdir 🙂