Funktionsprinzip der
Anhang A: Funktionsprinzip
Thermische Strahlung
Objekte übertragen Wärme in Form von elektromagnetischen Wellen, Wärmeleitung oder Konvektion. Alle Objekte mit einer Temperatur oberhalb des absoluten Nullpunkts
Schwarzkörper
Wenn Wärmestrahlung auf ein Objekt trifft, wird ein Teil der Strahlung absorbiert. Ein weiterer Teil der Strahlung durchdringt das Objekt und ein weiterer Teil wird reflektiert. Ein Schwarzkörper ist definiert als ein ideales Objekt, das alle auftreffende Strahlung absorbiert. Das beste Beispiel für ein reales Objekt, das sich wie ein Schwarzkörper verhält, ist eine kleines Loch, das tief in eine große, lichtundurchlässige konkave Fläche gebohrt ist. Auftreffende Strahlung wird innerhalb dieser konkaven Fläche reflektiert und kann nur minimal austreten, bevor sie vollständig absorbiert wurde.
Der Emissionsfaktor ist definiert als das Verhältnis der von einem Objekt abgestrahlten Energie zu der von einem Schwarzkörper abgestrahlten. Demgemäß ist der Emissionsfaktor eines Schwarzkörpers gleich 1. Die meisten Objekte können als “Graukörper” mit einem Emissionsfaktor zwischen 0 und 1 bezeichnet werden. Die Emissionsfaktoren einiger gängiger Materialien sind in Anhang B zusammengestellt.
Spektralkurve
Objekte strahlen Energie verschiedener Wellenlänge ab. Dabei ist die Intensität über das Spektrum nicht konstant. Mit zunehmender Temperatur verschiebt sich das Maximum der Kurve in Richtung der kürzeren Wellenlänge. Das Wien’sche Gesetz beschreibt den exakten mathematischen Zusammenhang zwischen der Temperatur eines Schwarzkörpers und der Wellenlänge, bei der das Maximum der Strahlungsinten- sität liegt.
Berechnung der Temperatur
Der Nettobetrag der von einem Objekt abgestrahlten thermischen Leistung ist also vom Emissionsfaktor, seiner Temperatur und der Temperatur der Objektumgebung abhängig. Diese Beziehung wird durch eine als
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