Planksche Strahlung

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Strahlung von beliebigen Körpern

Jeder Körper mit einer Temperatur größer als 0 K (-273°C) gibt permanent Strahlung ab.(Herleitungen und Erklärungen sind im Internet zu genüge vorhanden und soll hier weggelassen werden. Eine Möglichkeit ist das Plancksche Strahlungsgesetz über alle Frequenzen zu integrieren.) Es soll hier aber nur um einen Qualitativen Ansatz gehen:

P = c * e * A * T^4

e ist der Emmisionsgrad der im Prinzip von der Farbe ahänig ist. Je Dunkler je näher liegt der Wert an 1. A ist die Fläche des Objektes. T ist die Temperatur in Kelvin (0°C = 273 Kelvin)

Diese Gleichlung unterscheidet nicht in Wellenlängen (Farben)

Im Folgenden wollen wir die Gleichung an zwei Beispielen erklären:

Kleidung

Zunächst geht es Effekt von Kleidung.

Die Fläche des Körpers ist Beispielsweise 2,5 m^2 Die Temperatur der Haut ist ungefähr 30°C => 273 + 30 = 303 K Der Emmisionsgrad der Haut ungefähr 1 c = 5.8 10-8 W/(m^2*K^4)

P = 1222 W (Diese Energie entspricht 100g gekochten Nudeln alle 20 Minuten)

Diese Strahlung wird übrigens von Wärmebildkamera oder Bewegungssensoren detektiert.

Kleidung absorbiert ein Teil dieser Strahlung emitiert diese in alle Richtungen mit einer Emmisionsgrad von ca. 0.6 wieder ab. Je nach Aussentemperatur Strahlen auch Umgebungsgegenstände, die auf den Körper/Kleidung strahlen.Je nach gewünschter Strahlungsbilanz wählen wir unsere Kleidung. Im Sommer wollen wir viel Wärme Abstrahlen deswegen wir wenig Kleidung anziehen. Im Winter wollen wir die Wärmestrahlung des Körpers möglichst behalten und tragen mehr Kleidung. (Hier wurde natürlich das Schwitzen vernachlässigt, was in der Energiebilanz des Körpers auch eine weitere wichtige Rolle spielt.) Eine Reflextiondecke in der Ersten Hilfe reflektiert einfach nur Effektiv die Wärmestrahlung, dass der Körper keine Energie verliert..

Feuer

Wenn wir ein Feuer entzünden wird sehr viel Energie aus dem Brennstoff frei. Dieses führt dazu dass das Holz und die Luft sich erwärmen. Das äußert sich natürlich auch in der Wärmestrahlung. Wir können uns am Feuer wärmen und unser Essen erhitzen. Beim Feuer können wir die Wärmestrahlung aber auch sehen. Die Roten, orangen, gelben und weißen können in auffolgender Reihenfolge einer Temperatur zugeordnet werden. Das gilt für die Glut, die wie ein Festkörper betrachtet werden kann auch auf für die Flamme, die das selbe Phänomen für Gase zeigen. Ein Feuer strahlt ungefähr folgende Wärmemenge ab:

Die Fläche der Glut eines Feuers ist ungefähr 0.5 m^2 Die Temperatur ist an der Farbe erkennbar und mindestens 750°C Der Emmisionsgrad der glut ungefähr 1 c = 5.8 10-8 W/(m^2*K^4)

P = 31 kW damit könnte man in 1 Minute 5 Liter Wasser zum kochen bringen. Leider absorbiert der Topf nicht alle Strahlen, sondern manche gehen vorbei oder werden reflextiert.

Beispiele für Strahlung

Wolkenloser Himmel

Bedeckter Himmel

Bodenfrost

Isomatte

Zelt

Handschuhe

Kontrollfragen

Quellen und Weiterführende Links


Heimabende