Guten Tag.
Jeder kennt das aus der Jugend: Bei schönem Wetter hat man damals mit einer Lupe Papier angekokelt.
Nun meine Frage:
Wie berechnet man das? Wie viel Energie brauche ich um eine Temperatur von etwa 80°C zu erzeugen? Brennweite ist mir egal. Es komm wohl sehr stark auf die größe der Linse an, da so mehr Sonnenenergie gebündelt werden kann. Aber wie berechne ich soetwas? Erwärmt sich das Papier über einen Zeitraum x?
Würde mich sehr über Antworten freuen!
So richtig berechnen kannst du das nicht.
Die Sonne scheint im Sommer mit maximal 1000W/m².
Dein Brennglas bündelt nun die Leistung auf einen kleinen Punkt.
Ein 8cm Brennglas hat ja eine Fläche von rund 50cm².
Das ist ein zwanzigstel eines Quadratmeters.
Im Brennpunkt hast du dann theoretisch maximal 50W Leistung.
Das musst du nun noch mit dem Anteil absorbierter Strahlung (ein Teil wird ja reflektiert) multiplizieren und schon hast du die wirksame Leistung an diesem Punkt.
Alles andere - wieviel Leistung man dafür benötigt, einen Fleck Papier unbekannter Größe, unbekannter Dicker, unbekannten Feuchtegehalts, unbekannter Farbe, … - auf irgendeine Temperatur zu bringen, lässt sich nicht berechnen.
Ich würde noch nicht mal eine Größenordnung schätzen wollen.
Einspruch
So richtig berechnen kannst du das nicht.
Die Sonne scheint im Sommer mit maximal 1000W/m².
Dein Brennglas bündelt nun die Leistung auf einen kleinen
Punkt.Ein 8cm Brennglas hat ja eine Fläche von rund 50cm².
Das ist ein zwanzigstel eines Quadratmeters.
Nein: Ein Quadratmeter = 100 cm x 100 cm = 10000 cm2.
50 cm2 sind dann ein zweihundertstel eines Quadratmeters.
Im Brennpunkt hast du dann theoretisch maximal 50W Leistung.
Nein: Es sind nur 5W Leistung.
Das musst du nun noch mit dem Anteil absorbierter Strahlung
(ein Teil wird ja reflektiert) multiplizieren und schon hast
du die wirksame Leistung an diesem Punkt.Alles andere - wieviel Leistung man dafür benötigt, einen
Fleck Papier unbekannter Größe, unbekannter Dicker,
unbekannten Feuchtegehalts, unbekannter Farbe, … - auf
irgendeine Temperatur zu bringen, lässt sich nicht berechnen.Ich würde noch nicht mal eine Größenordnung schätzen wollen.
Gruß, Andreas
Hi.
Danke für die Antworten!
Ich habe es gerade einmal ausprobiert. Also mein verwendetes Papier hat innerhalb von 3 - 6 Sekunden angefangen zu kokeln. die Schwankungen liegen daran, dass ich nie wirklich „den Brennpunkt“ getroffen habe. Und ein paar mm hin oder her machen da ja einen deutlichen Unterschied! Das Papier ist sehr dünn, ich würde schätzen 50g/m^2, komplett trocken.
Ich habe bei strahlendem Sonnenschein eine Lupe mit 3,5cm Durchmesser benutzt. Fläche wäre dann also ungefähr 9,5cm^2.
Ich habe das Glas orthogonal zur Sonne gehalten. Jetzt im Frühling steht sie ja noch etwas tiefer, vor allem um 16:00. Temperatur aktuell ist 13°C.
Nun geht es weiter. Wenn die Sonne im Sommer 1000W/m^2 liefert und ich einen Blitz mit 5000W habe, könnte dieser dann bei einer Blitzdauer von 1/1000s auch das Blatt zum kokeln bringen? Die 5000W könnte ich auf die Fläche der Lupe bündeln und diese würde es nocheinmal bündeln.
Hallo,
was meinst Du denn mit „orthogonal zur Sonne“?
Viele Grüße von
Haubenmeise
Dein Brennglas bündelt nun die Leistung auf einen kleinen
Punkt.Ein 8cm Brennglas hat ja eine Fläche von rund 50cm².
Das ist ein zwanzigstel eines Quadratmeters.Nein: Ein Quadratmeter = 100 cm x 100 cm = 10000 cm2.
50 cm2 sind dann ein zweihundertstel eines Quadratmeters.Im Brennpunkt hast du dann theoretisch maximal 50W Leistung.
Nein: Es sind nur 5W Leistung.
Immer diese blöden Zehnerpotenzen. Ich lass die Einheiten demnächst besser einfach weg, dann stimmt das Ergebnis immer…
Hallo,
Wie berechnet man das? Wie viel Energie brauche ich um eine
Temperatur von etwa 80°C zu erzeugen?
Es geht dabei weniger um eine Energiemenge, als vielmehr
um Energiedichte
Brennweite ist mir egal.
Es komm wohl sehr stark auf die größe der Linse an, da so mehr
Sonnenenergie gebündelt werden kann. Aber wie berechne ich
so etwas? Erwärmt sich das Papier über einen Zeitraum x?
Das ist zwar eigentlich ein einfacher Vorgang, aber
mit einer Anzahl undefinierter Randbedingungen.
Rechnen läßt sich das sehr schwierig, ausprobieren ginge
wohl schneller und leichter.
Wen du die Projektion der Sonne auf das Papier nimmst,
bekommst du einen Lichtfleck mit einer gewissen Größe
und Energiedichte.
Logisch, das Papier erwärmt sich, führt aber ständig
auch Wärme ab. Würde das Papier sich nicht verändern,
bekäme man nach einiger Zeit ein Gleichgewicht, das
von verschiedenen dem Materialeigenschaften
(Wärmeleitung, Reflektivität, Dicke) sowie von
Umgebungsbedingungen (Temperatur, Strömung, Druck, Feuchte)
anhängig ist.
Den stationären Zustand erreicht man aber nicht, weil
das Papier verkohlt und damit sich Wärmeleitung und
Reflektivität verändern und das Papier zuletzt einfach
verbrennt. Das macht die Sache nicht einfacher.
Gruß Uwi
Hallo,
Jeder kennt das aus der Jugend: Bei schönem Wetter hat man
damals mit einer Lupe Papier angekokelt.
Wie berechnet man das? Wie viel Energie brauche ich um eine
Temperatur von etwa 80°C zu erzeugen?
nun, mit „berechnen“ ist das so eine Sache.
Man braucht erst mal 3 Angaben.
1)
Wie stark erwärmt sich ein spezielles Papier nach einer bestimmten
Zeit bei einer bestimmten Sonneneinstrahlung ?
Diese sind eigentlich schon 3 Parameter.
2)
Wie ist die spezielle Entflammtemperatur diese Papiers ? (oder
Materials einschl. mit Angabe der Materialstärke, Menge!,u.a.)
3) Was leistet das Vergrößerungsglas, dh., Verhältnis von
D-Lupe zu D-Brennpunkt ?(ins Quadrat)
Läßt man weitere Einflüsse wie Umgebungstemperatur, Luftbewegung
mal außen vor, dann hätte man einen Ansatz zu einer Berechnung.
Wenn man die „Energie“ dieser bestimmten Sonneneinstrahlung
benennen kann, dann auch in etwa die zur Entflammung dieses
bestimmten Papieres.
Man braucht also zuerst Parameter, welche nur empirisch ermittelt
werden können.Sauerstoff sollte auch ausreichend zur Verfügung
stehen.„Poröse“ Materialien sind da wohl von Vorteil.
Gruß VIKTOR
Hi, also ich hatte das vor gut 20 Jahren ausprobiert und hatte eine Blitzröhre in einen Parabolspiegel montiert, da die Blitzröhre aber keine Punktlichtquelle ist, sondern selbst ca. 6cm Durchmesser hat, kann man diese nicht auf einen kleinen Punkt fokusieren, trotzdem ist es mir gelungen mit 6000Ws ein schwarzes Blatt zu entzünden.
OL
Danke für die Antwort!
Das sind leider so viele Parameter, die ich nicht bestimmen kann… Bzw. der Aufwand wäre immens. Aber danke!
Entflammbarkeit des Papiers ist bei 80°C, soviel weiß ich.
Also der Parabolspiegel bündelt das Licht ja eh schon, deswegen keine Linse oder?
Klingt interessant! Evtl. muss ich das einfach mal ausprobieren. Danke!
Nun die Sonnenstrahlen treffen ja nicht orthogonal zur Erdoberfläche auf, schon gar nicht jetzt und Nachmittags. Deswegen musste ich die Linse neigen.
Sprich, ein Ding der Unmöglichkeit? Da hilft wohl nur ausprobieren, Werte aufschreiben und weiter probieren bis es passt. Oder?
Hallo,
Nun die Sonnenstrahlen treffen ja nicht orthogonal zur
Erdoberfläche auf, schon gar nicht jetzt und Nachmittags.
Deswegen musste ich die Linse neigen.
also: Die Linsen-Mittel-Ebene stand orthogonal zu den Sonnen strahlen , richtig?
Viele Grüße von
Haubenmeise
Hallo,
Entflammbarkeit des Papiers ist bei 80°C, soviel weiß ich.
wo hast Du dies her, 80 Grad? Da hätten wir ständig Brände.
Ich weiß jetzt nicht die „genauen“ Werte, aber für jede Papiersorte
dürfte dies auch verschieden sein.
Mit „Entflammbarkeit“ meine ich (Du ja auch) sie Zündtemperatur.
Hier einige Angaben !
http://de.wikipedia.org/wiki/Z%C3%BCndtemperatur#Tab…
Gruß VIKTOR
Genau! 
Ich habe den Hersteller gefragt. Wie gesagt, es ist sehr dünn. Wenn der Hersteller das so sagt wird es wohl stimmen.
Hi, nunja eine Blitzröhre ist eben im Gegensatz zur Sonne, keine Punktlichtquelle sondern je nach Bauform ein mehr oder weniger räumliches Objekt, zumindest von unserem Betrachtungsabstand aus.
Man kann nun mit geringer Leistung und einem schwarzen Papier, nachsehen wie klein der Spiegel in welcher Entfernung bündelt; genau dort kann man natürlich noch eine Linse mit entsprechendem Durchmesser und gewünschter Brechkraft anbringen.
OL