Absorption und Emission von Wärmestrahlung

Wissenschaft Physik
#1

Hallo zusammen!
Man kennt ja aus dem Alltag den Effekt, dass sich schwarze Gegenstände in der Sonne stärker erwärmen als weiße (Auto in der Sonne, etc.).
Ich hab darüber mal nachgedacht und ein wenig im Netz gestöbert zu diesem Thema und dabei gelesen, dass Absorptions- und Emissionsvermögen elektromagnetischer Wellen eines bestimmten Körpers stets gleich sind.

Wenn nun aber ein schwarzer und ein weißer Körper der selben Strahlung ausgesetzt sind, müsste doch der schwarze Körper zwar einen größeren Teil absorbieren, allerdingt auch einen größeren Teil wieder abgeben. So dass beide Körper (zumindest nach einer gewissen Zeit) die selbe Temperatur haben.

Habe ich also einen Denkfehler in meiner Überlegung oder haben weiße und schwarze Körper, die z.B. von der Sonne beschienen werden, tatsächlich nach einer Weile die selbe Temperatur?

Danke schonmal für eure Hilfe!

Gruß,

David

#2

Hallo alleine,

Ich hab darüber mal nachgedacht und ein wenig im Netz
gestöbert zu diesem Thema und dabei gelesen, dass Absorptions-
und Emissionsvermögen elektromagnetischer Wellen eines
bestimmten Körpers stets gleich sind.

Könntest du so freundlich sein und den interessanten Link zu dem was du gelesen hast hier bringen?

Gruß

watergolf

#3

dabei gelesen, dass Absorptions- und Emissionsvermögen elektromagnetischer Wellen eines bestimmten Körpers stets gleich sind.

So geschrieben ist das nicht richtig, vieleicht hast du eine falsche Vereinfachung des Textes gemacht. Die Quelle, wie watergolf geschreiben hat, wäre da sinnvoll.

Habe ich also einen Denkfehler in meiner Überlegung oder haben weiße und schwarze Körper, die z.B. von der Sonne beschienen werden, tatsächlich nach einer Weile die selbe Temperatur?

Tipps zum selbst knobeln:
Welche Wellen aus dem Spektrum werden von einem schwarzen Körper absorbiert und welche von einem Weißen?
Was passiert mit der absorbierten Energie des Lichts?

Wenn dir das nicht weiter hilft kannst du gerne nachfragen.

#4

Wenn nun aber ein schwarzer und ein weißer Körper der selben
Strahlung ausgesetzt sind, müsste doch der schwarze Körper
zwar einen größeren Teil absorbieren, allerdingt auch einen
größeren Teil wieder abgeben. So dass beide Körper (zumindest
nach einer gewissen Zeit) die selbe Temperatur haben.

Das gilt nur, wenn die Strahlung ein Schwarzkörperspektrum hat.

#5

Hallo,

dabei gelesen, dass Absorptions- und Emissionsvermögen elektromagnetischer Wellen eines bestimmten Körpers stets gleich sind.

So geschrieben ist das nicht richtig, vieleicht hast du eine
falsche Vereinfachung des Textes gemacht.

Unter Absorptions- und Emissionsvermögen hätte ich den (gerichteten spektralen) Absorptions bzw. Emissionsgrad verstanden. Das Kirchhoffsche Strahlungsgesetz http://de.wikipedia.org/wiki/Kirchhoffsches_Strahlun… gilt zwar nur im thermischen Gleichgewicht, ist aber auch sonst eine gute Näherung.

Die Quelle, wie watergolf geschreiben hat, wäre da sinnvoll.

Stimmt, sonst kann man nur spekulieren, worum es ging.

Cu Rene

#6

Hi!

Ich hab darüber mal nachgedacht und ein wenig im Netz
gestöbert zu diesem Thema und dabei gelesen, dass Absorptions-
und Emissionsvermögen elektromagnetischer Wellen eines
bestimmten Körpers stets gleich sind.

Das ist auch richtig, nur musst du dabei berücksichtigen, dass dies immer abhängig von der Wellenlänge ist. Schwarz und weiß beschreiben das Absorptionsvermögen im Sichtbaren.

Wenn nun aber ein schwarzer und ein weißer Körper der selben
Strahlung ausgesetzt sind, müsste doch der schwarze Körper
zwar einen größeren Teil absorbieren, allerdingt auch einen
größeren Teil wieder abgeben.

Wenn du ein weißes Auto auf die Temperatur der Sonne erhitzt, ist es schwarz, ein schwarzes dagegen weiß. Natürlich nur in der Theorie, denn Feststoffe sind da längst verdampft.

So dass beide Körper (zumindest
nach einer gewissen Zeit) die selbe Temperatur haben.

Das ist eben nicht so, weil die WärmeABGABE (neben Leitung und Konvektion) im Infrarot erfolgt. Und über das Absorptions-/Emissionsvermögen von Stoffen im IR weiß ich nicht viel, außer dass Schnee tiefschwarz ist. Deswegen wird es über Schnee auch bitterkalt.

Habe ich also einen Denkfehler in meiner Überlegung oder haben
weiße und schwarze Körper, die z.B. von der Sonne beschienen
werden, tatsächlich nach einer Weile die selbe Temperatur?

Körper im Strahlungs-Gleichgewicht nehmen mit der Zeit die dieselbe Temperatur an. Und dazu ist es theoretisch einfach notwendig, dass Absorption und Emission gleich sind. Sonst bräuchtest du nur einen Farbfilter zwischenhalten und hättest ein Perpetuum Mobile.

Aber wenn die Sonne mit einer Temp. von 5500 °C Strahlung reinbringt, die die Autos gar nicht abgeben können, ist eben kein Gleichgewicht gegeben.

Gruß, Zoelomat

#7

Könntest du so freundlich sein und den interessanten Link zu
dem was du gelesen hast hier bringen?

Habe es an verschiedenen Stellen gelesen, zb. bei Wikipedia:
„Der Absorptionskoeffizient gleicht dem Emissionsgrad, d. h., eine Oberfläche mit einem Emissions- bzw. Absorptionsgrad von 0,5 absorbiert 50 % der einfallenden Strahlung, emittiert jedoch bei gegebener Temperatur gegenüber einem schwarzen Strahler auch nur die Hälfte der Wärmestrahlung.“

Vielleicht sollte ich meine Frage nochmal etwas genauer formulieren:

Angenommen, ein ideal schwarzer und ein ideal weißer Körper befinden sich beide im Vakuum und erhalten die selbe Strahlung. Erwärmt sich der schwarze Körper schneller als der Weiße? Haben nach einer sehr langen Zeit beide die selbe Temperatur?

#8

Angenommen, ein ideal schwarzer und ein ideal weißer Körper
befinden sich beide im Vakuum und erhalten die selbe
Strahlung. Erwärmt sich der schwarze Körper schneller als der
Weiße?

Ja, sogar unendlich mal so schnell, weil der ideal weiße Körper sich überhaupt nicht erwärmt.

#9

Ja, sogar unendlich mal so schnell, weil der ideal weiße
Körper sich überhaupt nicht erwärmt.

Da hätte ich selber drauf kommen können, wohl nix gedacht bei meinem „Versuchsaufbau“… ersetzen wir die beiden idealen Körper durch zwei reelle, von denen der einen deutlich höheren Absorptionsgrad besitzt. Macht es so mehr Sinn??