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Thema: Physik mal wieder: Wärmeabstrahlung

  1. #1
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    Standard Physik mal wieder: Wärmeabstrahlung

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    Hallo allerseits,

    in einer Diskussion über Zweitaktmotoren bin ich auf folgende Aussage gestoßen:

    Da wurde bei einem Motortyp, der offenbar generell zum Überhitzen neigt, empfohlen diesen schwarz anzumalen.
    Begründung: Schwarze Objekte strahlen mehr Wärme ab als andersfarbige.

    Meine Meinung:
    Kann es sein daß hier jemand "Schwarzkörperstrahlung" falsch verstanden hat?

    Klar: ein (idealer) schwarzer Körper strahlt nur noch die Wärmeenergie ab.
    Aber: imho tut dies auch ein Körper jeder anderen Farbe plus noch das Spektrum seiner Farbe, das er aus dem Licht reflektiert, durch welches er beschienen wird.

    Daher sollte ein schwarzer Motor (minimal) weniger Wärmeenergie abstrahlen, da er sämtliche Energie des sichtbaren Lichts absorbiert, im Gegensatz z.B. zu einem metallfarbenen Motor.

    Wie seht Ihr das?

    Gruß Alex

  2. #2
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    Hi Alex,
    das mit der schwarzen Farbe ist völlig richtig.Schwarze Farbe hat den höchsten Emissionsgrad.
    Wenn du intern erzeugte Wärme über Strahlung abführen willst, ist Schwarz die beste Wahl.
    Mit einem Emissionsgrad von 94% ist "Martin black paint N- 150-1" die effektivste, die im "Spacecraft Thermal Control Handbook Fundamental Technologies by David G. Gilmore"
    zu finden ist.
    Bei Raumschiffen ist es wieder anders. Da kommt es dann auf das richtige alpha/epsilon Verhältnis an.
    Grüße
    CAP

  3. #3
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    Hm, wie ist die Erklärung dafür?
    Bislang war ich der Ansicht, daß die Eigenschaft "Farbe" lediglich das Reflektionsverhalten eines Materials beschreibt.
    Dieses hängt also mit der Eigenschaft zusammen, wieviel Wärmestrahlung bei einer gewissen Temperatur abgegeben wird?

  4. #4
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    Zitat Zitat von Alex74 Beitrag anzeigen
    Hm, wie ist die Erklärung dafür?
    Stell mal einen schwarz lackierten Aluminiumblock neben einem unlackierten Block im Sommer für 10 Minuten in die Sonne und lang dann beide Blocks an. Der schwarz lackierte wird dabei deutlich wärmer. Weil dieser Vorgang reversibel ist, gilt dieses Gesetz dann auch für die Emission von Wärmestrahlung. In der Elektronik sind Kühlkörper deswegen zumeist ebenfalls schwarz.
    Gruß
    Geändert von Bernhard (10.07.2011 um 16:40 Uhr) Grund: rs

  5. #5
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    Danach habe ich doch gefragt: wie ist die Erklärung dafür daß der Vorgang reversibel ist?

    Wenn ein Material dazu neigt, die Energie eingefangener Photonen in Eigenbewegung seiner Atome umzusetzen (statt sie auf mittlerer Wellenlänge direkt wieder abzustrahlen) dann muß das nicht zwangsläufig etwas mit der Neigung zu tun haben, die Energie der Eigenbewegung der Atome als langwellige EM-Strahlung umzuwandeln.

    Wenn doch: warum?

    Übrigens sind die Kühlkörper an den Geräten die ich hier habe fast alle silber bzw. metallfarben.

  6. #6
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  7. #7
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    Zitat Zitat von Alex74 Beitrag anzeigen
    Wenn doch: warum?
    Hallo Alex,

    wenn man einmal von ein paar Ausnahmen in der Elementarteilchenphysik absieht, ist die gesamte Quantenmechanik und Elektrodynamik zeit-reversibel. Damit ist die gesamte QED reversibel und die sollte eigentlich ausreichen, um diesen Vorgang zu beschreiben. Soweit die Theorie. Messungen zur Infrarot-Abstrahlung habe ich noch nicht gemacht. Ich weiß nur, dass es da auch einen tabellierten Koeffizienten zu verschiedenen Materialien gibt.

    Übrigens sind die Kühlkörper an den Geräten die ich hier habe fast alle silber bzw. metallfarben.
    Mir sind vorhin auch etliche CPU-Kühkörper in ansprechend modischen Farben eingefallen. MMn spielt da der modische Eindruck auch eine gewisse Rolle.
    Gruß
    Geändert von Bernhard (10.07.2011 um 18:23 Uhr)

  8. #8
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    Zitat Zitat von Bernhard Beitrag anzeigen
    Stell mal einen schwarz lackierten Aluminiumblock neben einem unlackierten Block im Sommer für 10 Minuten in die Sonne und lang dann beide Blocks an. Der schwarz lackierte wird dabei deutlich wärmer.
    Gruß
    Das stimmt leider nur zum Teil.
    Poliertes Aluminium z.B. hat einen alpha/epsilon quotienten von ca.3 wogegen Schwarz um die 1 herum schwirrt. Der polierte Alublock braucht zwar viel länger um auf seine Gleichgewichtstemperatur zu kommen, da er nur einen Absorptionsgrad von ca.0,15 hat im Vergleich zu Schwarz mit ca.0,9 aber er wird auf jeden Fall wärmer, da er nur einen Emissionsgrad von ca 0,05 besitzt und schwarz zwischen 0,8 und 0,94.
    Hängt natürlich auch von der Größe des Blocks ab, wann die Gleichgewichtstemperaturen erreicht sind.
    Geändert von CAP (10.07.2011 um 19:34 Uhr)

  9. #9
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    Zitat Zitat von CAP Beitrag anzeigen
    Das stimmt leider nur zum Teil.
    Hi CAP,

    meinst Du mit alpha die Temperaturleitfähigkeit a oder den Wärmeübergangskoeffizienten alpha?
    Gruß
    Geändert von Bernhard (10.07.2011 um 21:01 Uhr)

  10. #10
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    Hi Bernhard,
    ich rede vom Absorptionsgrad "alpha" und dem Emissionsgrad "Epsilon".
    Es geht ja auch um Strahlung und nicht um Konduktion oder Konvektion.
    Die schwarze Lackschicht sollte was diese beiden Punkte angeht keinen Unterschied zum polierten Aluminiumblock machen, wenn die Schicht nicht gerade 10cm dick ist
    Gruß
    Cap

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