Wärmestrahlung

Wärmestrahlung unterscheidet sich von der Wärmeleitung und vom konvektiven Wärmeübergang durch andere Grundgesetze. So ist Wärmeübertragung durch Strahlung nicht an Materie gebunden; elektromagnetische Wellen übertragen Energie auch durch den leeren Raum. Nicht Temperaturgradienten oder Temperaturdifferenzen sind maßgebend für den übergehenden Wärmestrom, sondern Unterschiede der vierten Potenzen der thermodynamischen (absoluten) Temperaturen der Körper, zwischen denen Wärme durch Strahlung übertragen wird. Die von einem Körper ausgestrahlte Energie ist außerdem unterschiedlich auf die einzelnen Bereiche des Spektrums der elektromagnetischen Wellen verteilt. Diese Wellenlängenabhängigkeit der Strahlung muß ebenso berücksichtigt werden wie ihre Verteilung auf die verschiedenen Richtungen des Raumes.

Im ersten Abschnitt fäuhren wir die physikalischen Größen ein, die benötigt werden, um die Gesetze der Wärmestrahlung zu formulieren, wobei die Richtungs- und Wellenlängenabhängigkeit der Strahlungsenergie zu erfassen ist. Der zweite Abschnitt ist dem idealen Strahler, dem Schwarzen Körper, gewidmet. Das Auffinden der für seine Ausstrahlung gültigen Gesetze durch M. Planck (1900) stand am Ursprung der modernen Physik, nämlich der Quantentheorie. Im dritten Abschnitt gehen wir auf die Eigenschaften und Materialgesetze realer Strahler ein. Im Abschnitt 5.4 behandeln wir die Solarstrahlung und ihre Schwächung beim Durchgang durch die Erdatmosphäre. Im nächsten Abschnitt wird die Wärmeübertragung zwischen strahlenden Körpern, der sogenannte Strahlungsaustausch, dargestellt. Der letzte Abschnitt führt in die Gasstrahlung ein. Sie spielt bei der Wärmeübertragung in Feuerungen und Brennkammern eine wichtige Rolle.