Direkt zum Inhalt

Grundwissen

Wärmestrahlung (Temperaturstrahlung)

Das Wichtigste auf einen Blick

  • Wärmestrahlung geht in der Regel von jedem Körper aus.
  • Je wärmer ein Körper ist, desto intensiver ist die Wärmestrahlung, die von ihm ausgeht.
  • Wärmestrahlung benötigt kein Medium um sich auszubreiten.
Aufgaben Aufgaben

Funktionsprinzip

Von jedem Körper geht sog. Wärmestrahlung (Temperaturstrahlung) aus. Wärmestrahlung benötigt zur Ausbreitung keine materiellen Träger. Die Strahlung breitet sich auch im Vakuum mit Lichtgeschwindigkeit, also etwa \(300 000\,\rm{\frac{km}{s}}\) aus.

Wie intensiv die Wärmestrahlung ist und ob du Teile dieser Strahlung sehen kannst, hängt von der Temperatur des Körpers ab. Grundsätzlich gilt: Je wärmer ein Körper ist, desto intensiver ist die Wärmestrahlung, die von ihm ausgeht. Weiter kannst du z.B. Teile der von der Sonne ausgehenden Strahlung sehen - das Licht. Die von die selbst ausgehende Wärmestrahlung ist hingegen mit dem bloßen Auge nicht sichtbar, da sie im infraroten Bereich liegt.

Transport der Sonnenenergie

Da im Vakuum des Weltall keine Teilchen für Wärmeleitung oder Konvektion vorhanden sind, ist Wärmestrahlung der einzige Transportweg, über den Energie von der Sonne auf die Erde gelangt. Bestimmte Teile der Strahlung von der Sonne, das sichtbare Licht, kannst du sehen. Aber die von der Sonnen ausgehende Strahlung hat auch nicht sichtbare Anteile - zum einen einen infraroten Antei und zum anderen einen ultravioletten Anteil (UV-Licht) .

Aufnahme von Wärmestrahlung

Beim Auftreffen von Wärmestrahlung auf einen Körper kann die Strahlung teilweise durchgelassen, reflektiert oder auch absorbiert werden. Versuche zur Wärmestrahlung zeigen, dass ein schwarzer Körper die Wärmestrahlung der Sonne besser absorbiert als einer mit glatter, weißer Oberfläche. Umgekehrt strahlt von zwei gleichtemperierten Körpern derjenige mit schwarzer Oberfläche intensiver als der mit weißer, glatter Oberfläche ab. Dabei ist jedoch zu bedenken, dass bspw. bei Körpertemperaturen von \(80\,^{\circ}\rm{C}\) die optisch sichtbare Farbe eines Körpers nahezu keinen Einfluss auf seine Abstrahlfähigkeit besitzt, da die von ihm ausgehende Wärmestrahlung weit im infraroten Bereich liegt.

Nutzung von Wärmestrahlung

waermebild.jpg
Abb. 1 Bild mit einfacher Wärmebildkamera

Die von einem Körper ausgehende Wärmestrahlung wird häufig zum berührungslosen Messen von Temperaturen genutzt. Auch beim Heizen und in der Medizin werden sog. Wärmestrahler eingesetzt.

Infrarotstrahlung

Bei typischen Temperaturen aus unserem Alltag (z.B. 50 °C) kannst du die von einem Körpers ausgehende Wärmestrahlung mit bloßem Auge nicht sehen, da es sich hier größtenteils um sog. Infrarotstrahlung handelt. Mithilfe spezieller Wärmebildkameras kann jedoch auch diese sichtbar gemacht werden (meist in Falschfarbendarstellung).

Der Mensch empfindet Infrarotstrahlung häufig als angenehm, da sie tief in die Haut eindringen kann und nicht schon an der Hautoberfäche vollständig absorbiert wird.

Hinweis: Einfache Wärembildkameras für Smartphones sind inzwischen bereits ab etwa 250 Euro erhältlich.

Aufgabe

Markiere die richtigen Aussagen über Wärmestrahlung.

Lösungsvorschläge

Lösung

Richtig sind die Aussagen 2, 4 und 5. Aussage 1 ist falsch, da sich Wärmestrahlung auch im Vakuum ausbreitet und Aussage 3 ist falsch, da Wärmestrahlung bei heißem Körpern wieder Sonne auch sichtbares Licht sein kann.