Was ist Wärmestrahlung?
Wärmestrahlung ist eine Art der Energieübertragung, bei der Wärmeenergie durch elektromagnetische Strahlung übertragen wird. Diese Strahlung kann sich durch den Weltraum oder durch feste, flüssige oder gasförmige Stoffe bewegen.
Wärmestrahlung wird von allen Körpern über 0 K, also – 273,15 °C abgegeben. Wärmestrahlung zwischen Flächen wird ausgetauscht, wenn ein Körper oder eine Fläche eine Temperatur hat, die höher ist als die Umgebungstemperatur. Wärmeenergie wird dann in Form von elektromagnetischen Wellen von der heißeren Fläche zu der kälteren Fläche abgegeben.
Aber auch die kältere Fläche strahlt zur wärmeren, es wird nur mehr Wärmestrahlung von der warmen zur kalten abgegeben.
Wärmestrahlung ist auch als Infrarotstrahlung, oder Wärmewellen bekannt. Sie ist eine Art von Strahlung, die Menschen nicht sehen können. Wir fühlen diese als z.B. Wärme vom Ofen oder warmen Flächen, wie z.B. Heizkörpern. Licht und Sonnenlicht ist auch eine elektromagnetische Strahlung, die eine kürzere Wellenlänge und damit eine höhere Frequenz als Wärmestrahlung hat.
Beispielsweise gibt heiße, flüssige Lava Licht und Wärmestrahlung ab.
Was sind die Quellen von Wärmestrahlung?
Jedes Objekt, das eine Temperatur hat, strahlt Wärmestrahlung aus. Die Intensität der Wärmestrahlung hängt von der Temperatur des Objekts ab. Je höher die Temperatur, desto mehr Wärmestrahlung wird ausgestrahlt.
Die Wärmestrahlung, die von einem Körper ausgesandt wird, hängt auch von seiner spezifischen Wärmekapazität und seinem Wärmestrahlungsvermögen ab. Die spezifische Wärmekapazität ist ein Maß dafür, wie viel Wärmeenergie erforderlich ist, um die Temperatur eines Materials um eine bestimmte Größe zu erhöhen. Das Wärmestrahlungsvermögen ist ein Maß dafür, wie gut ein Material in der Lage ist, Wärmestrahlung zu absorbieren und zu emittieren.
Die Sonne ist eine der größten Quellen von Wärmestrahlung. Sie strahlt enorme Mengen an Wärmestrahlung in Form von sichtbarem Licht und Infrarotstrahlung aus. Andere Quellen von Wärmestrahlung sind Menschen und Tiere, die Körperwärme ausstrahlen, elektrische Geräte, die Wärme während ihres Betriebs erzeugen, und Industrieanlagen, die Wärmeenergie als Abfallprodukt produzieren.
Wie berechnet man die Intensität von Wärmestrahlung?
Die Intensität von Wärmestrahlung wird in Watt pro Quadratmeter (W/m²) angegeben.
Um die Intensität von Wärmestrahlung zu berechnen, kann man die folgende Formel verwenden:
Intensität = (Emissivität x Strahlungskonstante x Temperatur^4)
Temperatur muss hier in Kelvin angegeben werden.
Die Strahlungskonstante ist eine konstante Größe, die in der Formel verwendet wird und den Wert von 5,67 x 10^-8 W/(m² K^4) hat.
Die Emissivität ist eine Größe, die beschreibt, wie gut ein Material in der Lage ist, Wärmestrahlung zu absorbieren und wieder abzugeben. Sie hat im Allgemeinen Werte zwischen 0 und 1, wobei 1 für einen perfekten Strahler steht.
Beispieltabelle der Strahlungsübertragung im Kühl-, wie Heizfall.
| Strahler Temperatur in Kelvin | Strahler Temperatur in °C | Stefan Boltzmann Konstante | Emissionsgrad der Oberfläche | Raum-temperatur |
Bilanzieller Wärmeaustausch in W/m^2
|
| 273,15 | 0 | 0,0000000567 | 0,9 | 20 | -92,79 |
| 278,15 | 5 | 0,0000000567 | 0,9 | 20 | -71,41 |
| 283,15 | 10 | 0,0000000567 | 0,9 | 20 | -48,85 |
| 288,15 | 15 | 0,0000000567 | 0,9 | 20 | -25,06 |
| 293,15 | 20 | 0,0000000567 | 0,9 | 20 | 0,00 |
| 298,15 | 25 | 0,0000000567 | 0,9 | 20 | 26,38 |
| 303,15 | 30 | 0,0000000567 | 0,9 | 20 | 54,11 |
| 308,15 | 35 | 0,0000000567 | 0,9 | 20 | 83,26 |
| 313,15 | 40 | 0,0000000567 | 0,9 | 20 | 113,86 |
Die Intensität von Wärmestrahlung kann auch mit speziellen Messgeräten gemessen werden, die als Wärmebildkameras oder Infrarotthermometer bezeichnet werden. Diese Geräte können die Temperatur von Objekten oder Flächen messen, indem sie die von ihnen ausgesandte Wärmestrahlung messen.
Welche positiven Eigenschaften hat Wärmestrahlung beim Heizen von Gebäuden?
Es gibt einige Vorteile, die Wärmestrahlung beim Heizen von Gebäuden bietet:
- Direkte Wärmeübertragung: Wärmestrahlung tritt direkt von einer Wärmequelle zur Raumfläche. Dies bedeutet, dass die Wärmeenergie direkt von der Wärmequelle auf die Raumoberflächen übertragen wird, anstatt sich durch die Luft zu bewegen. Dies kann dazu beitragen, die Wärmeverluste zu minimieren und die Energieeffizienz zu verbessern.
- Komfortable Wärme: Wärmestrahlung kann eine sehr angenehme Wärmequelle sein, da sie eine gleichmäßige Wärmeabgabe ermöglicht. Im Gegensatz dazu kann Luft, die durch Ventilatoren oder Luftkanäle geblasen wird, eine unangenehme oder zugige Wärme liefern.
- Einfache Steuerung: Wärmestrahlungs-Heizsysteme sind in der Regel einfach zu steuern und zu regulieren. Sie können in der Regel auf bestimmte Temperaturen eingestellt werden und haben in der Regel keine beweglichen Teile, die repariert oder ersetzt werden müssen.
- Geräuschlose Betriebsweise: Wärmestrahlungs-Heizsysteme sind in der Regel sehr leise im Betrieb, da sie keine beweglichen Teile haben. Dies macht sie zu einer guten Wahl für Räume, in denen eine leise Betriebsweise wichtig ist, wie zum Beispiel Schlafzimmer oder Büros.
- Langlebigkeit: Wärmestrahlungs-Heizsysteme haben in der Regel eine lange Lebensdauer und sind wartungsarm. Sie erfordern in der Regel keine regelmäßigen Wartungen oder Reparaturen und können daher eine kostengünstige Wahl für das Heizen von Gebäuden sein.
Andere Bezeichnungen für Wärmestrahlung sind: Infrarotstrahlung, Wärmewellen, Wärmewellen
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