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Wärmestrahlung 06:55 min

Textversion des Videos

Transkript Wärmestrahlung

Hallo und ganz herzlich willkommen. Dieses Video heißt Wärmestrahlung. Du kennst bereits Wärme, Energieumwandlung, Energiewandler, thermische Energie und das Teilchenmodell. Nachher kennst du die Wärmestrahlung, du kannst Beispiele dafür nennen und du weißt, wann starke und schwache Erwärmung auftritt. Erstens: das Osterfeuer. Die Tradition des Osterfeuers kennt ihr sicher. Wenn es hoch auflodert, wird es selbst in einiger Entfernung sehr heiß. Ist das Wärmeströmung der Luft? Mit Sicherheit nicht, denn Heißluft steigt hoch und nicht zur Seite. Ist das Wärmeleitung? Auch das kann nicht sein, denn Luft leitet die Wärme schlecht. Es handelt sich hier um Wärmestrahlung. Das ist eine Art der Wärmeübertragung, die ohne einen Stoff auskommt. Zweitens: Wärme und thermische Energie. Schauen wir uns die Wärmestrahlung einmal schematisch an. Der warme Körper ist hier das Feuer. Der kalte Körper sind die Menschen. Durch die Luft findet die Wärmeübertragung statt. Das Feuer verfügt über thermische Energie. Es kann Wärme übertragen. Das Symbol für die thermische Energie ist E_Therm. Die Einheit wird geschrieben als J. Das bedeutet Joule. Drittens: Wärmequelle und Energiewandler. Bei einem Osterfeuer wird chemische Energie in Wärme umgewandelt. Ein anderer Energiewandler ist die Sonne. Sie wandelt Nuklearenergie in Wärme um. Ein letztes Beispiel. Die Mikrowelle ist ein Energiewandler. Sie wandelt elektrische Energie in Wärme um. Viertens: Wärmestrahlung. Den Versuch habt ihr bereits in dem Intro gesehen. Die Infrarotlampe ist ein Wärmestrahler. Meine Hand wird warm. Nun können wir einige wichtige Dinge notieren. Alle Körper senden Wärmestrahlung aus. Zweitens, je höher die Temperatur eines Körpers ist, desto mehr Wärme gibt er dabei ab. Und drittens, für die Übertragung der Wärme durch Strahlung wird kein Stoff benötigt. Fünftens: starke und schwache Wärmestrahlung. Wir haben gehört, dass man bei jedem Körper Wärmestrahlung beobachten kann. Die Sonne strahlt stark, denn sie hat eine hohe Temperatur. Der Mond hat nur eine niedrige Wärmestrahlung, denn seine Temperatur ist niedrig. Also: die Stärke der Wärmestrahlung wird von der Temperatur des Strahles bestimmt. So, und das Nächste steht nicht im Lehrbuch. Vorsicht, falls ihr einmal in einem Metall verarbeitenden Betrieb sein sollt. Nicht alle Metalle glühen in der Hitze. Auch sehr heißes Kupfer und sehr heißes Aluminium glühen nicht. Es besteht Verbrennungsgefahr. Sechstens: Absorption und Reflexion von Wärmestrahlung. Es ist Sommer. Bestimmt habt ihr schon mal auf dem Asphalt oder dem Beton einer Straße gestanden. An heißen Sommertagen wird der Asphalt sehr heiß, der Beton bleibt meist nur warm. Beide sind den Strahlen der Sonne ausgesetzt. Der Asphalt absorbiert die Wärmestrahlung und reflektiert nur wenig. Anders der Beton. Er reflektiert den größten Teil der Wärmestrahlung und absorbiert nur wenig davon. Absorbiert bedeutet, die Wärmestrahlung wird verschluckt. Reflektiert heißt, die Wärmestrahlung wird zurückgeworfen. Wir stellen fest: dunkle Körper absorbieren die Wärmestrahlung. Helle Körper reflektieren die Wärmestrahlung. Wie ist es nun, wenn ich im Sommer ein weißes T-Shirt anziehe? Oder vielleicht doch ein schwarzes? Wir haben gelernt, das weiße T-Shirt reflektiert, es hält uns relativ kühl. Das schwarze T-Shirt absorbiert die Wärmestrahlung. Wir werden warm. Also im Sommer ist es angenehmer, helle Kleidung zu tragen. Siebtens: Durchlässigkeit für Wärmestrahlen. Noch einmal der Versuch mit der Infrarotlampe. Die Wärme spüre ich sofort. Das heißt, die Luft lässt die Wärmestrahlung durch. Nun halte ich mein Mousepad dazwischen. Von der Wärme ist nichts mehr zu spüren. Wir stellen fest: durch Luft wird die Wärmestrahlung fast nicht geschwächt. Glas und Kunststoff schwächen die Wärmestrahlung spürbar ab. Das war ein weiterer Film von André Otto. Alles Gute. Tschüss.

8 Kommentare
  1. Tolles Video, echt gut erklärt! ;-)

    Von Jonas Nelly b., vor 3 Monaten
  2. super lol!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

    Von Kyokon, vor 8 Monaten
  3. Intressant!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

    Von Baderkids, vor mehr als 2 Jahren
  4. das video hat mir geholfen

    Von Kcheins, vor mehr als 3 Jahren
  5. Find ich auch.

    Von André Otto, vor mehr als 3 Jahren
  1. ganz gut

    Von Krenar C., vor mehr als 3 Jahren
  2. danke wirklich gut

    Von Annamorozov, vor mehr als 5 Jahren
  3. Vielen dank für das Video :) es hat mir sehr viel geholfen
    Danke und weiter so ;)

    Von Bertram Namo, vor mehr als 5 Jahren
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Wärmestrahlung Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Wärmestrahlung kannst du es wiederholen und üben.

  • Gib an, welche Form der Übertragung der thermischen Energie des Osterfeuers auf die Besucher auftritt.

    Tipps

    In welche Richtung strömt heiße Luft?

    Welche Stoffe sind gute Wärmeleiter?

    Welche Übertragungsform thermischer Energie kommt ohne einen Stoff aus?

    Lösung

    Die thermische Energie des Osterfeuers wird tatsächlich durch alle drei Formen der Wärmeübertragung an die kühlere Umgebung abgegeben.

    Allerdings ist für die Übertragung auf die Zuschauer nur eine Form - die Wärmestrahlung - bedeutsam. Diese Übertragungsform kommt ohne ein Medium aus.

    Die Wärmeströmung, die das Osterfeuer erzeugt, bewegt sich nach oben, da heiße Luft eine geringere Dichte besitzt als kühle Luft. Die Wärmeleitung ist vernachlässigbar, da sowohl Luft als auch Boden schlechte Wärmeleiter sind.

  • Beschreibe die Eigenschaften von Wärmestrahlung.

    Tipps

    Welche Kleidungsfarbe ist im Sommer vorteilhaft, wenn du möglichst kühl bleiben möchtest?

    Welche Medien werden zur Abschwächung von Wärmestrahlung eingesetzt?

    Lösung

    Dunkle Körper zeigen eine hohe Absorption von Wärmestrahlung. Das heißt, sie nehmen im Gegensatz zu hellen Körpern einen Großteil der Strahlungsenergie auf. Helle Körper hingegen zeigen Reflexion (fast) der gesamte Wärmestrahlung, die auf sie trifft.

    Ist die Aufnahme thermischer Energie durch Wärmestrahlung unerwünscht, so empfiehlt sich in Freizeit und Technik die Verwendung heller Oberflächen: also helle Lackierungen bei Tanklastern und weiße T-Shirts im Sommer. Soll die Wärmestrahlung hingegen ausgenutzt werden, sind dunkle Farben vorteilhaft wie für Campingduschen, Sonnenkollektoren und besonders kuschlige Pullover.

    Neben der richtigen Auswahl der Oberflächenfarbe kann auch die unterschiedliche Durchlässigkeit von Stoffen für Wärmestrahlung zielführend eingesetzt werden. Luft ist dabei ein Stoff, der Wärmestrahlung fast ungehindert passieren lässt. Kunststoffe und Glas hingegen lassen nur einen Teil der Wärmestrahlung passieren.

  • Leite dir ab, welche Sterne besonders viel Wärmestrahlung aussenden.

    Tipps

    Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Temperatur eines Körpers und der Menge an Wärmestrahlung, die er abgibt?

    Lösung

    Alle Körper senden Wärmestrahlung aus, also auch sämtliche Sterntypen.

    Je höher die Temperatur eines Körpers ist, desto mehr Wärmestrahlung gibt er ab. Sterne besitzen alle vergleichsweise hohe Oberflächentemperaturen im Bereich von 3000 bis zu 50 000 Kelvin. Sie geben daher alle viel Wärmestrahlung ab.

    Wie viel genau kann man anhand der Farbe des Sterns erkennen. Blaue und weiße Sterne besitzen sehr hohe Oberflächentemperaturen. Sie geben daher viel Wärmestrahlung ab. Orange und rote Sterne sind vergleichsweise kühle Sterne und geben daher bei sonst ähnlichem Aufbau nicht so viel Wärmestrahlung ab.

  • Ergänze die Eigenschaften von Wärmestrahlung.

    Tipps

    Wärmestrahlung tritt im Gegensatz zu den anderen Übertragungsformen immer auf. Wieso?

    Wovon hängt die Intensität der Wärmestrahlung ab?

    Lösung

    Wärmestrahlung geht von allen Körpern aus. Sie ist umso größer, je höher die Temperatur eines Körpers ist. Da Wärmestrahlung keinen Stoff zur Übertragung benötigt, erreicht sie andere Körper durch das Vakuum.

    Auch die Sonne (siehe Abbildung) ist ein Körper und sendet somit Wärmestrahlung aus (1). Die Intensität der Wärmestrahlung von der Sonne wird durch ihre Oberflächentemperatur bestimmt. Sie ist für jede Sternfarbe charakteristisch (2). Die thermische Energie der Sonne gelangt nur in Form von Wärmestrahlung durch das Vakuum zur Erde (3).

  • Leite dir ab, welche wesentliche Eigenschaft der Wärmestrahlung jeweils in den Abbildungen verdeutlicht wird.

    Tipps

    Absorption und Reflexion sind Eigenschaften, die an Oberflächen von Körpern beobachtet werden.

    Die Durchlässigkeit gibt an, wie viel Strahlung an der gegenüberliegenden Seite eines Körpers wieder austritt.

    Lösung

    Wärmestrahlung wird von den Körpern, auf die sie trifft, unterschiedlich stark aufgenommen oder durchgelassen:

    Dunkle Körper nehmen den größten Teil der Wärmestrahlung auf. Das bezeichnet man als Absorption. Alle oder fast alle Strahlen treten dabei in den Körper ein. Helle Körper hingegen werfen den Großteil der Wärmestrahlung zurück. Das nennt man Reflexion. Alle oder fast alle Strahlen werden von der Oberfläche des Körpers zurückgeworfen.

    Transparente Körper können Wärmestrahlung in unterschiedlichem Maß schwächen: Fast keine Schwächung der Wärmestrahlung tritt auf beim Durchdringen von Luft. Glas und Kunststoffe hingegen führen zu einer größeren Abschwächung der Strahlung. Treten fast alle Strahlen an der gegenüberliegenden Seite des Körpers wieder aus, so ist die Durchlässigkeit hoch. Treten hingegen fast keine Strahlen wieder aus, ist die Durchlässigkeit für Wärmestrahlung gering.

  • Begründe die Funktionalität der folgenden technischen Anwendungen.

    Tipps

    Ist die auftretende Wärmestrahlung in den Beispielen erwünscht oder nicht?

    Welche Eigenschaft kann eine erwünschte Strahlungsaufnahme verstärken, welche eine ungewollte abschwächen?

    Wie kann man Energieverluste durch Wärmestrahlung minimieren?

    Lösung

    Tanklaster werden durch eine weiße (oder eine andere helle Farbe) Beschichtung vor dem Überhitzen durch die Wärmestrahlung der Sonne geschützt. Die weiße Oberfläche reflektiert fast vollständig die einfallende Wärmestrahlung. Verstärken kann man diesen Effekt noch durch das Verwenden glatter Oberflächen, die Wärmestrahlung stärker reflektieren als raue Oberflächen.

    In der Thermoskanne ist ein Energietransport in Form von Wärme (egal, ob von innen nach außen oder umgekehrt) ebenfalls unerwünscht. Die Wärmestrahlung kann dabei nur durch ein spiegelndes Material unterbrochen werden. Wärmeströmung und Wärmeleitung werden in erster Linie durch das Vakuum in der Wand des Thermogefäßes unterbunden.

    Bei Campingduschen ist der Energieübertrag durch Wärme hingegen erwünscht. Wasser wird durch Wärmestrahlung effektiv aufgeheizt, wenn man es in einem Beutel mit einer stark absorbierenden, also dunklen, Oberfläche direkt in die Sonne hängt.