Also, um mal all den Vermutungen den Wind aus den Segeln zu nehmen:
1) Eine Temperatur lässt sich eigentlich nur physikalisch definieren, wenn sich das betrachtete System in einem sog. Gleichgewichtszustand befindet. Das tritt de facto in der Realität nie auf. Uns interessiert eher eine mittlere Temperatur und Energie. Solche Sachen wie Enthalphie, Entropie usw. wollen wir mal außen vor lassen...
2) Die angesprochene "Wärmeverteilung" is eher eine Geschwindigkeitsverteilung der Gasmoleküle (z.B. Maxwell-Boltzmann-Verteilung). Jeder Geschwindigkeit kann man dann wieder im Mittel eine Temperatur zuordnen. Da aber Oberflächen in der Regel immer mit einem (großen) Ensemble von Molekülen wechselwirkt (Gasdichten sind bei Normaldruck ca 10^19 Teilchen/cm³!), interessiert für die Kühlung wieder nur die Mittlere Temperatur! Das ist in etwa dass, was das Termometer anzeigt (umgangssprachlich, auch wenn nicht physikalisch korrekt).
3) Es gibt KEINEN TRICK um ohne weiteren Aufwand ein System unter das Umgebungssystem zu kühlen. Wäre es ohne weitere Arbeit möglich, würde man eine PERPEDUUM MOBILE zweiter Art bauen können, was ja nicht mit den Hauptsätzen der Thermodynamik vereinbar ist.
Man kann nur zusätzliche Arbeit investieren, um diesen Effekt herbeizurufen (z.B. Kompressor für Kühlschrank). Man mache mal seinen Kühlschrank auf und stelle fest, dass es dann eine Heizung ist (der Raum in dem der offene Kühlschrank steht wird wärmer, nicht kälter!)... Das hängt mit der sog. Entropie zusammen, aber was solls...
Zusammenfassung: Ohne zusätzliche Arbeit lässt sich mit KEINEM Medium (mit Umgebungstemperatur) die Temperatur eines Systems unter die Umgebungstemperatur bringen. Bevor einer mit Verdampfung o.Ä. anfängt: Irgendwann ist der Prozess beendet! Danach steht man wieder vor dem Problem, zusätzliche Arbeit aufzubringen, um wieder das Medium in den Ausgangszustand zu bringen (z.B. Kompressor usw.)...
Naja, es war halt nicht umsonst Physik zu studieren
