Wo liegt der Unterschied zwischen Strahlungstemperatur und kinetischer Temperatur?
Soweit ich das verstanden habe ist die kinetische Temperatur die, die man mit dem Thermometer einfach messen kann und sie ist immer größer als die Strahlungstemperatur. Diese beruht auf dem Planck'schen Gesetz...? Und weil die Objekte keine schwarzen Körper sind absorbieren sie nie 100% der Strahlung.
Ist es also so, dass die Strahlungstemperatur das ist was ins Objekt "reingeht" und die kinetische Temperatur das was wieder emittiert wird? Aber wieso ist die kinetische dann größer? Ich hab das Prinzip noch nicht so ganz verstanden und beim googeln bin ich auch nicht auf zu aufschlussreiche Erklärungen gestoßen.
Danke schonmal im voraus!
3 Antworten
Whow, wenn Roderic kein echter Physiker ist, wer dann? Ich jedenfalls nicht, aber das Thema ist nicht sooo kompliziert.
Die Emission spielt sich in anderen Wellenlängenbereichen ab als das sichtbare Licht. Im fernen IR, jedenfalls wenn der Körper nicht "glühend" heiß ist. Das Absorptions-=Emissionsvermögen in diesem Spektralbereich können wir nicht sehen, aber messen. Könnten wir es sehen, hätten Gegenstände unterschiedliche Farben.
Dass Absorptions- und Emissionsvermögen gleich sein müssen, für jede "Farbe", kann man sich ganz einfach herleiten, denn wäre es anders, reichten 2 Körper und ein Farbfilter, um ein Perpetuum Mobile zu bauen.
Ein Körper absorbiert je nach Wellenlänge, "Farbe", einen bestimmten Anteil, und emittiert auch genau diesen Anteil des theoretischen Wertes, gegeben durch das Planck'sche Gesetz.
Blätter z.B. sind im fernen IR fast schwarz, um Wärme abzustrahlen. Das funktioniert, weil fernes IR im Sonnenlicht kaum vorhanden ist. Auch Schnee ist dort schwarz, darum kühlt Luft über Schnee so stark aus, neben der wärmeisolierenden Wirkung.
Für jede Wellenlänge musst du den theoretischen Wert mit dem Absorption-=Emissionsvermögen multiplizieren. So ergibt sich die "Farbe" eines Stahlers, die Emission betrachtet. Die Reflexion wäre die Gegenfarbe. Ein rotes Auto strahlt also blau/violett, wenn du es erhitzt und der Lack das übersteht
Die Strahlungstemperatur ist entsprechend Stefan-Boltzmann der kinetischen Temperatur T^4 proportional. Es ist eine Beziehung in der 4. Potenz.
Das hat nichts zu tun "was in ein Objekt rein- oder rausgeht". Laienhaft ausgedrückt, die kinetische Temperatur ist ein Zustand und die Strahlungstemperatur ein Energiefluss. Vorstellen kann man sich das auch durch die Bewegung der kleinsten Teilchen in einem Stoff, die ist ungeordnet und unterschiedlich. Durch die vielen Zusammenstöße werden die Elektronen thermisch angeregt, gelangen auf ein höheres Energieniveau und springen wieder zurück, dabei wird ein Photon emittiert. Da die Teilchen sehr unterschiedliche Geschwindigkeiten besitzen, ist die Abstrahlung in einem breiten Frequenzbereich. Das Planck'sche Gesetz beschreibt nun die Abhängigkeit dieser Frequenz.
"Schwarzer Körper" ist nur die Umschreibung für einen idealen Körper, den es nur in der Vorstellung gibt. Ein schwarzer Körper bevorzugt in der Absorption wie auch in der Abstrahlung keine Frequenz.
Ein realer Körper sendet nur gleich mit seinem Absorptionsvermögen das einfallende Licht wieder aus. Da bei geringeren Energiedichten das Maximum der Strahlungskurve bei geringeren Temperaturen liegt, ist die berechnete Temperatur des abgestrahlten Lichtes eines realen Körpers geringer als seine tatsächliche Oberflächentemperatur (bei schwarzen Körpern wären beide Temperaturen identisch). Kennt man das Absorptionsvermögen der Oberfläche allerdings, kann man anhand der Abstrahlung dann die wahre Oberflächentemperatur zurückrechnen.
Kannst du das vielleicht am Beispiel von einem Blatt erklären was dann die kinetische und welches die Strahlungsenergie ist? Mir erschließt sich noch nicht ganz auf einer trivialeren Ebene (physikalisch verstehe ich schon die Größen aber noch nicht ganz wie das in der Realität dann zusammenhängt)
Es ist aber nicht das einfallende Licht gefragt, das wäre Reflexion, sondern das abgestrahlte, Emission.
Du hast das sicherlich verstanden, aber falsch formuliert.