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Tutorial MenueKompaktkurs WärmetransportLerneinheit 2 von 7

Wärmetransport durch Strahlung

Selektive Absorption

Die meisten in der Praxis vorkommenden Stoffe sind ebensowenig ideale Graukörper, wie es ideale schwarze Körper gibt. Die Stoffe absorbieren die Strahlungsenergie selektiv, d.h. bevorzugt in einem bestimmten Wellenlängenbereich. Der Grund liegt im Molekülaufbau der Stoffe, wobei Bindekräfte und Atommassen von Atomgruppen nur bei bestimmten Wellenlängen angeregt werden können.

Feststoffe und Flüssigkeiten Bei der Absorption eines Körpers handelt es sich größtenteils um dickere Schichten fester oder flüssiger Stoffe. Die Abweichung vom idealen Graukörper tritt hier nicht besonders hervor, was in folgenden Punkten begründet liegt:

  • bei genügender Schichtdicke wird keine Wärmestrahlung durchgelassen (D = 0)
  • die Durchlässigkeit einer Wasserschicht z.B. sinkt mit zunehmender Schichtdicke
  • gleichzeitig verschiebt sich das Absorptionsgebiet zu einer kürzeren Wellenlänge λ
  • der am schwächsten absorbierte Strahlungsbereich dringt tiefer in die Schicht ein
  • die Strahlung stark absorbierter Wellenlängenbereiche wird bereits in der Randschicht des Stoffes in Wärme verwandelt
  • für reale Körper gilt: R+A=1

Gase Für Gase gelten folgende Bedingungen:

  • die meisten Gase sind gegenüber Strahlung durchlässig (diathermane Körper, D=1)
  • die Durchlässigkeit einiger Gase wie H2O, CO2, CO, SO2 u.a. ist abhängig von der Schichtdicke und vom Druck des Gases
  • diese Gase emittieren und absorbieren in einem bestimmten Wellenlängenbereich
  • das Absorptions- bzw. Emissionsverhalten ist abhängig von der Temperatur
  • für weite Wellenlängenbereiche sind sie völlig durchlässig
  • die Reflexion entfällt in diesen Fällen (R=0)
  • für Gase gilt allgemein: A+D=l

Für die chemische Technik spielen beispielsweise die Strahlung von CO2 und Wasserdampf eine Rolle. So wird beim Steamcracken (endotherme Reaktion) die notwendige Reaktionswärme aus der Verbrennung von Erdgas oder Naphtha gewonnen. Nur bei einer schnellen Entfernung der Verbrennungsprodukte CO2 und H2O kann die erzeugte Wärme ungehindert auf die Reaktorrohre übertragen werden.

Vertiefung: Treibhauseffekt

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