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--- grundlagen:strahlungsgesetze [2024/12/18 17:44] – wfeist
+++ grundlagen:strahlungsgesetze [2024/12/18 17:53] (aktuell) – [Der Emissionsgrad] wfeist
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-|Plastik-Tüte (PE): undurchsichtig (Fachbegriff 'opak') im normalen, \\ visuellen Licht. | Die gleiche Tüte: **Durchsichtig**(transparent) \\ im thermischen Infrarot.|
+|Plastik-Tüte (PE): undurchsichtig (Fachbegriff\\ 'opak') im normalen, visuellen Licht. | Die gleiche Tüte: **Durchsichtig**(transparent) \\ im thermischen Infrarot.|
 |Fotos: Beide NASA / IPAC / Spitzer Space Telescop / “cool cosmos” ||
 |{{ :grundlagen:regen_visuell.jpg?300 |}}|{{ :grundlagen:regen_infrarot.png?360 |}}|
 |Auch wenn es stockfinster ist\\ und nieselt (linkes Foto\\ im visuellen Spektrum,\\ beleuchtetes Fenster im\\ 1.OG mit Mühe erkennbar ),... |...liefert die Thermographie klare \\ Bilder (rechts). \\ \\ <sub>Aufnahmen PHI, Dr. Berthold Kaufmann</sub> |
 |{{ :grundlagen:ir_orion.jpg?725 |}}||
-|..und in der Astronomie wird im Infraroten auch der vergleichsweise kühle Staub sichtbar, \\  auch wenn er nicht direkt von Sternen angeleuchtet wird (Aufnahmen NASA/IRAS; gezeigt ist das Sternbild Orion, das im Winter bei uns gut sichtbar ist).||
+|..und in der Astronomie wird im Infraroten auch der vergleichsweise kühle Staub sichtbar, \\  auch wenn er nicht direkt von Sternen angeleuchtet wird (Aufnahmen NASA/IRAS;\\  gezeigt ist das Sternbild Orion, das im Winter bei uns gut sichtbar ist).||
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 Die Kernaussage: die gesamte abgestrahlte Energie steigt mit der vierten Potenz der absoluten Temperatur.(!)     \\
-|Die Fläche unter der wellenlängenspezifischen\\ spektralen Ausstrahlung nimmt mit der vierten (!)\\ Potenz der Temperatur des Strahlers zu.\\ Hier für Temperaturen von:\\ \\   27 °C (gelb, 459 W/m²),\\  177 °C (grün, 2325 W/m²) und \\ 327 °C (rot, 7349 W/m²)\\ \\ dargestellt. Es wird klar, warum die\\ Arbeiter in einem Stahlwerk beim \\ Anstechen eines Hochofen einen Schutz vor der \\ Strahlungswärme brauchen. |{{ :grundlagen:st_boltz.png?480|}}|
+|Die Fläche unter der wellenlängenspezifischen\\ spektralen Ausstrahlung nimmt mit der vierten (!)\\ Potenz der Temperatur des Strahlers zu.\\ Hier für Temperaturen von:\\ \\   27 °C (459 W/m² im Diagramm die gelbe Fläche),\\  177 °C (2325 W/m² im Diagramm die grüne Fläche) und \\ 327 °C (7349 W/m² im Diagramm die rote Fläche)\\ \\ dargestellt. Es wird klar, warum die\\ Arbeiter in einem Stahlwerk beim \\ Anstechen eines Hochofen einen Schutz vor der \\ Strahlungswärme brauchen. |{{ :grundlagen:st_boltz.png?480|}}|
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 |Sonne: |   5800 K|  500 nm|
 |Heizstrahler: |   800 K|  3,6 µm|
-|Innenwand: |   295 K|  9,8 µm|
+|Innenwand in einem\\ Wohnhaus: |   295 K|  9,8 µm|
 |Tiefkühltruhe: |   243 K|   12 µm|
 |flüssiger Stickstoff: |   77 K|   38 µm|
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 ${\displaystyle \varepsilon(\lambda):=\frac{\dot{q}_\lambda} {\dot{q}_{Schwarzköper}} }$
-Der Wert von $\varepsilon(\lambda)$ ist immer kleiner (gleich) eins. Ein 'grauer Körper' ist eine grobe Näherung für einen nicht-schwarzen Körper. Er ist durch ein konstantes (von der Wellenlänge unabhängiges) Emissionsvermögen gekennzeichnet. Für einen grauen Körper gilt: $\varepsilon(\lambda)=\varepsilon $    <sub>(=constant)</sub>.      Oft haben wir die Situation, dass das Emissionsvermögen in einem bestimmten Wellenlängenbereich "hoch ist" (dort also guter Strahler oder Absorber) und in einem anderen besonders niedrig (dort also guter Reflektor). So eine Oberfläche nennen wir dann "selektiv". Das wird oft bewusst durch eine Beschichtung so eingestellt, wir sprechen dann von einer "selektiven Beschichtung" - und solche bilden ein hohes Potential für effiziente Energieanwendung, wie wir im Folgenden noch sehen werden.
+Der Wert von $\varepsilon(\lambda)$ ist immer kleiner (gleich) eins. Ein 'grauer Körper' ist eine grobe Näherung für einen nicht-schwarzen Körper. Er ist durch ein konstantes (von der Wellenlänge unabhängiges) Emissionsvermögen gekennzeichnet. Für einen grauen Körper gilt: $\varepsilon(\lambda)=\varepsilon $  <sub>(=constant)</sub>.      Oft haben wir die Situation, dass das Emissionsvermögen in einem bestimmten Wellenlängenbereich "hoch ist" (dort also guter Strahler oder Absorber) und in einem anderen besonders niedrig (dort also guter Reflektor). So eine Oberfläche nennen wir dann "selektiv". Das wird oft bewusst durch eine Beschichtung so eingestellt, wir sprechen dann von einer "selektiven Beschichtung" - und solche bilden ein hohes Potential für effiziente Energieanwendung, wie wir im Folgenden noch sehen werden.
 |//Einige Beispiele für (näherungsweise ideale)\\ Strahler mit Temperaturen in °C sowie \\ in Kelvin (K); mit den jeweils zugehörigen\\ Strahlungswärmestromdichten in W/m² und den Wellenlängen\\ der jeweiligen Maxima der Strahlung. \\ In unserer gewohnten Umgebung\\ liegen die Leistungen zwischen um 250 und 1000 W/m².\\ Schon ein rotglühendes Metall (525 °C)\\ strahlt mit um 23 kW/m² ziemlich stark ab.\\ Warum es schmerzt, nahe neben einem\\ geöffneten Töpferofen zustehen (202 kW/m²)\\ wird auch deutlich.\\ Die Nähe der Sonnenoberfläche (63 MW/m²) sollte\\ gemieden werden.\\ Die Abstrahlungsleistung der Haut\\ erscheint auf den ersten Blick sehr hoch -\\ jedoch, es kommt ja eine ähnlich hohe\\ Strahlungsleistung "zurück",\\ relevant für das Empfinden ist die\\ Differenz von Ab- und Zustrahlung (5.Spalte).   // | {{ :grundlagen:5_waermestrahlung_2018.png?480 |}}|