Hallo ,
wie hoch ist die Temperatur im Vakuum einer Glühbirne.
Nehmen wir an, ich schalte eine 100 Watt Glühbirne an. Diese Birne wird also sehr heiß.
Wie hoch aber ist dann die Temperatur im Vakuum , also zwischen Glühfaden und Glas ?
Danke für Hilfe.
Falco77
Hi…
wie hoch ist die Temperatur im Vakuum einer Glühbirne.
Nehmen wir an, ich schalte eine 100 Watt Glühbirne an. Diese
Birne wird also sehr heiß.
Wie hoch aber ist dann die Temperatur im Vakuum , also
zwischen Glühfaden und Glas ?
Ein Vakuum hat keine Temperatur.
Wenn Du aber einen Gegenstand, zB ein Thermometer, in das Vakuum bringst, wird der Gegenstand durch die Wärmestrahlung vom Glühfaden recht schnell heiß werden. Je nachdem, wieviel Wärme der Gegenstand selbst wieder abstrahlt, wird er maximal genau so heiß wie der Glühfaden.
Und nun könnte man noch darüber nachdenken, ob sich in der Birne wirklich ein absolutes Vakuum befindet. Bei Halogenlampen definitiv nicht, auch bei normalen Birnen ist davon auszugehen, daß zumindest ein paar Metallatome aus dem Glühfaden herumschwirren. Für diese gilt das oben Gesagte zu Gegenständen im Kolben.
genumi
Hallo,
Wie hoch aber ist dann die Temperatur im Vakuum , also
zwischen Glühfaden und Glas ?
In heutigen Glühlampen ist kein Vakuum in der Glühbirne. Sie ist mit einem Schutzgas, wie z.B. einem Stickstoff-Argon-Gemisch oder einem Edelgas gefüllt.
vg,
d.
Wenn Du aber einen Gegenstand, zB ein Thermometer, in das
Vakuum bringst, wird der Gegenstand durch die Wärmestrahlung
vom Glühfaden recht schnell heiß werden. Je nachdem, wieviel
Wärme der Gegenstand selbst wieder abstrahlt, wird er maximal
genau so heiß wie der Glühfaden.
Hallo!
Das ist zwar nicht komplett falsch, aber sehr grob nur abgeschätzt. In Wirklichkeit kann man mit dem Stefan Boltzmann-Gesetz ausrechnen, wie viel Strahlung vom Glühfaden bzw. vom Thermometer abgegeben wird. Wenn wir davon ausgehen, dass das Thermometer vollkommen schwarz ist (d. h. es absorbiert 100% der auftreffenden Strahlung), dann müssen wir nur noch ausrechnen, wie groß der Raumwinkel ist, der vom Thermometer eingenommen wird. Deine Abschätzung gilt genau dann, wenn der Raumwinkel 4π sr beträgt.
Beispielrechnung:
Das Thermometer ist 1 m entfernt und hat eine Querschnittsfläche von 0,001 m². Der Raumwinkel beträgt 0,001 sr. Die Glühbirne habe eine Strahlungsleistung von 100 W. Davon erhält das Thermometer
100 W * Ω/4π = 0,008 W.
Nach dem Stefan-Boltzmann-Gesetz beträgt die Temperatur des Thermometers
T = (P/σA)^1/4
Wenn wir die Oberfläche des Thermometers mit 0,004 m² schätzen, ergibt sich
T = 77 K
Das Thermometer bleibt im thermischen Gleichgewicht also vergleichsweise „kühl“.
(Für die Abschätzung der Größe habe ich mir ein Fieberthermometer von ca. 10 cm Länge und ca. 1 cm Durchmesser vorgestellt).
Michael
PS: Das gilt natürlich nur, wenn das Experiment fernab der Sonne irgendwo im Weltall durchgeführt wird. Wenn man es auf der Erde macht, nehmen die Wände der Vakuumkanne die Raumtemperatur an und damit auch das Thermometer.
PPS: Alles Gesagte gilt nur, wenn man dem Thermomter genügend Zeit gibt, ein thermisches Gleichgewicht herzustellen.
Hi!
Wenn Du aber einen Gegenstand, zB ein Thermometer, in das
Vakuum bringst, wird der Gegenstand durch die Wärmestrahlung
vom Glühfaden recht schnell heiß werden. Je nachdem, wieviel
Wärme der Gegenstand selbst wieder abstrahlt, wird er maximal
genau so heiß wie der Glühfaden.
Beispielrechnung:
Das Thermometer ist 1 m entfernt und hat eine
Querschnittsfläche von 0,001 m². Der Raumwinkel beträgt 0,001
sr. Die Glühbirne habe eine Strahlungsleistung von 100 W.
Davon erhält das Thermometer…0,008W
Voraussetzung war doch ein (theoretisches) Thermometer in das Vakuum der Glühbirne zu halten. Das ergäbe dann einen Abstand von etwa 0,01m. Ich hab die Formel leider nicht mehr im Kopf, aber damit müsste sich doch dann eine deutlich höhere Temperatur einstellen, oder?
Grüße,
ZombieChe