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Strahlung

Anonim

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Einführung

Strahlung ist ein Wärmeübertragungsmechanismus zusammen mit Leitung, Konvektion und Phasenänderung. Alle Körper, die heißer als 0 ° K sind, strahlen Wärmestrahlung aus . Sie absorbieren auch die Wärmestrahlung ihrer Umgebung. Die Differenz in der Gesamtmenge der von einem Körper zu einem bestimmten Zeitpunkt emittierten und absorbierten Strahlung kann zu einer Netto-Wärmeübertragung führen, die eine Änderung der Temperatur dieses Körpers bewirkt.

Die Wärmestrahlung umfasst alle Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums, die einen Körper erwärmen, wenn er von diesem absorbiert wird, und zwar im Bereich von etwa 100 nm bis 100.000 nm. Im Allgemeinen ist die durchschnittliche Wellenlänge der Strahlung umso niedriger, je höher die Temperatur eines Körpers ist.

Der Bereich der terrestrischen Temperaturen in der gebauten Umgebung ist relativ klein, und relativ zu der Sonnentemperatur ist dieser Bereich "kalt" und strahlt also mit einer "langen" Wellenlänge im Vergleich zur Sonne. Diese Anomalie erlaubt es, die Wärmestrahlung in kurzwellige Sonnenstrahlung und terrestrische oder langwellige Infrarotstrahlung zu kategorisieren.

Sonnenstrahlung

Es kann angenommen werden, dass die Sonnenstrahlung die ultravioletten, sichtbaren und nahen oder kurzwelligen infraroten Wellenbereiche einschließt. Ungefähr 97% der Sonnenstrahlung, die auf die Erdoberfläche fällt, liegt im Bereich von 300 bis 2300 nm. Sein spektrales Profil ist in etwa analog zu dem eines schwarzen Körpers bei 5762 ° K, und da die Temperaturen auf der Erde wahrscheinlich nicht so etwas wie diese Temperatur erreichen, kann die Sonneneinstrahlung, die die Erde erreicht, als reiner Wärmegewinn betrachtet werden.

Langwellige Infrarotstrahlung

Die meiste "terrestrische" Strahlung tritt in den infraroten Wellenlängen der Fern- oder Langwelle auf. Die Wellenlänge der terrestrischen Strahlung variiert mit der Temperatur. Bei Raumtemperatur liegen jedoch etwa 97% der Strahlung eines perfekten Emitters im Bereich von 3.000 bis 50.000 nm.

Treibhauseffekt

Dieser Unterschied führt zu Effekten wie dem Treibhauseffekt. Die Atmosphäre ist für Sonnenstrahlung relativ transparent, das heißt, Sonnenlicht dringt in die Atmosphäre ein und erwärmt die Erdoberfläche. Diese Oberflächen strahlen diese Wärme dann als langwellige Infrarotstrahlung ab, die die Treibhausgase eher absorbieren als durchlassen. Das Ergebnis ist, dass die langwellige Infrarotstrahlung "eingefangen" ist und sich in der Atmosphäre Wärme ansammelt, die einen Erwärmungsprozess verursacht. Weitere Informationen finden Sie unter Treibhausgase.

Weitere Informationen finden Sie unter Treibhauseffekt.

Materialeigenschaften

Die Art und Weise, in der die Wärmestrahlung verschiedene Materialien beeinflusst, wird durch ihre Durchlässigkeit, Reflexion und Absorption bestimmt. Diese Eigenschaften ändern sich für verschiedene Wellenlängen der Strahlung und für unterschiedliche Einfallswinkel.

Weitere Informationen finden Sie unter Thermooptische Eigenschaften.

Nach dem Kirchoffschen Gesetz ist der Emissionsgrad einer Oberfläche bei einer gegebenen Temperatur und Wellenlänge gleich ihrem Strahlungsabsorptionsvermögen.

Weitere Informationen finden Sie unter Emissionsgrad.

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