Wärmestrahlung / Wärmeübertragung Teil 3
Apolins Physik-Universum
https://www.youtube.com/watch?v=Gl-8uBMWJxw

Transkript (automatisch erstellt)

0:01 man spricht ja manchmal davon jemanden zur weißglut zu bringen was ist der physikalische hintergrund dieses sprichworts
0:09 sind die wärmenden strahlen eines mikrowellen herz wärmestrahlen und was hat es im tiefsten fernab von allen sternen für eine temperatur
0:23 [Musik] es gibt drei arten der wärmeübertragung wärmeleitung wärme strömung und
0:39 wärmestrahlung in diesem video sehen wir uns dass mit der wärmestrahlung genauer an ausnahmslos jeder körper sendet
0:47 wärmestrahlung aus das besondere an der wärmestrahlung ist dass sie im gegensatz zu den beiden anderen mechanismen der wärmeübertragung auch durchs vakuum
0:56 funktioniert und das ist für uns wahnsinnig wichtig weil nur deshalb kommt die wärme energie von der sonne über 150 milliarden meter durch das
1:05 weltall zu uns auf die erde und wärmt uns hier den bauch wärmestrahlen gehören zur großfamilie der elektromagnetischen wellen wärme
1:14 strahlen breiten sich daher mit lichtgeschwindigkeit aus wie entstehen sie aber eigentlich die wärmestrahlung entsteht durch die
1:22 thermische bewegung also durch die ungeordnete bewegung der atome und moleküle dabei werden natürlich auch die
1:28 elektronen mit bewegt und beschleunigte elektrische ladungen senden immer elektromagnetische wellen aus das also jedes objekt eine wärmestrahlung erzeugt
1:37 ist ein beleg dafür dass sich in jedem objekt auch die atome ständig hin und her bewegen je wärmer ein gegenstand ist desto
1:45 stärker bewegen sich die atome und moleküle im inneren und das führt dazu dass die wärmestrahlung erstens intensiver ist und sich zweitens auch
1:53 die abgestrahlten wellenlängen verändern und da sehen wir uns mal genauer bei einer leuchtenden glühbirne an wenn ich den strom nur ein bisschen auf
2:02 3 dann leuchtet der glühdraht rötlich orange wenn ich den strom stärker auf drehe dann wird der grad heißer und gleichzeitig verändert sich die farbe
2:10 von rötlich orange über gelb zu weise diesen zusammenhang zwischen temperatur und farbe eines metalls kennen uns schon seit vielen jahrhunderten von der
2:21 metallverarbeitung weiß ist heiß und daher kommt auch das sprichwort jemanden zur weißglut bringen wenn man jemanden zur weißglut bringt dann ist da nämlich
2:30 wirklich so richtig heiß dass sich die farbe und die intensität der strahlung mit der temperatur verändern kann man nicht nur bei
2:38 metallen sehen sondern bei allen sehr heißen zum beispiel auch bei kohle lava oder glas
2:51 jetzt kann man natürlich festkörper und flüssigkeiten nicht beliebig stark erwärmen weil sie sonst in wieder schmelzen oder verdampfen aber gase kann
3:00 man noch viel viel wärmer machen und dabei treten dann auch noch andere farben auf sehen wir uns das mal am beispiel von wirklich heißen objekten an
3:08 nämlich den sternen in diesem diagramm sieht man die strahlungsintensität eines sterns in abhängigkeit von der wellenlänge ein
3:18 eher kühlere stern mit 4000 kelvin oberflächentemperatur streit vor allem im roten bereich und daher sehen wir diesen stern noch rot unsere sonne hat
3:28 eine oberflächentemperatur von etwa 5800 kelvin und strahlt vor allem grünen bereich weil aber alle wellenlängen ungefähr mit gleicher intensität in
3:38 unsere augen kommen erscheint sie für uns weiß nur wenn sich dem horizont ernährt werden die blautöne abgeschwächt und die sonne wird gelblich aber das hat
3:47 nichts mit der temperatur strahlung zu tun sondern mit der streuung des lichts in der atmosphäre entstehen mit 7500 calvin strahlt vor allem im blauen
3:57 bereich und leuchtet daher bleibe ich an diesen drei beispielen kann man sehr gut sehen dass mit zunehmender temperatur das maximum der ausgesendeten
4:05 wellenlänge kürzer wird das licht also bläulicher und gleichzeitig die strahlungsintensität das ist die fläche unter der kurve anwächst man kann also
4:14 auf einem sternen foto anhand der farbe des sterns auf seine temperatur rückschließen mit freiem auge sehen wir die sterne am himmel übrigens fast alle
4:23 weisweil ihrer intensität zu gering ist dass sie nun unsere stäbchen aktivieren mit denen wir aber leider nur schwarz weiß sehen können
4:32 jetzt möchte ich noch auf einen kaffee konzepte in verbindung mit der wärmestrahlung zu sprechen kommen zum beispiel ist es so dass nicht jede
4:40 strahlung die wärmt auch zwangsläufig wärmestrahlung ist das klingt jetzt ein bisschen contra intuitiv aber es ist so in der physik spricht man nur dann von
4:49 wärmestrahlung wenn die ausgesendet die strahlung durch die wärme also durch die temperatur eines stoffes verursacht wird die ausgesendete strahlung hat dann
4:58 immer ein ganzes breites spektrum an verschiedenen frequenzen nehmen wir als beispiel einen mikrowellenherd in einem mikrowellenherd
5:07 werden die speisen mit hilfe von mikrowellen also mit hilfe von elektromagnetischen wellen erwärmt diese mikrowellen sind aber keine
5:15 wärmestrahlung sie kommen nicht durch die temperatur eines objekts zustande sondern indem man elektronen in einem magnetfeld beschleunigt außerdem sendet
5:24 einen mikrowellenherd nur mikrowellen mit einer einzigen wellenlänge aus und auch ein industrie leser mit dem man zum beispiel sogar metall schneiden kann
5:34 findet keine wärmestrahlung aus seine strahlung wird durch quantenmechanische effekte erzeugt und auch er sehe nur eine einzige wellenlänge aus also
5:43 strahlung die zur erwärmung führt muss nicht zwangsläufig wärmestrahlung sein weil das wird oft die wärmestrahlung einfach mit infrarotstrahlung
5:53 gleichgesetzt auch das ist nicht korrekt richtig ist dass bei zimmertemperatur das maximum der strahlung weit im infraroten bereich liegt bei
6:02 zimmertemperatur strahlen also tatsächlich alle gegenstände infrarotes licht ab das sich sehr gut mit einer wärmebildkamera sichtbar machen kann
6:11 wenn die objekte aber heißer werden dann beginnen sie zunächst im sichtbaren licht zu strahlen und dann sogar im ultravioletten bereich zb heißt es
6:20 sterne bei heißen objekten gilt also die gleichsetzung wärmestrahlung ist gleich infrarotstrahlung nicht und auch bei sehr kalten objekten gilt
6:29 die gleichsetzung wärmestrahlung ist gleich infrarot strahlung nicht sehen wir uns dazu das ganze universum an das universum ist erfüllt von einer
6:38 wärmestrahlung die man als hintergrundstrahlung bezeichnet sie kommt buchstäblich aus allen richtungen und ist ein relikt des urknalls hier
6:46 sieht man ein wärmebild des gesamten universums durch die ausdehnung hat sich das universum seit er extrem abgekühlt die hintergrundstrahlung entspricht
6:55 heute einer temperatur von nur mehr rund minus 270 grad celsius exakt liegt die temperatur 27 25 grad
7:05 dem absoluten nullpunkt also der niedrigsten temperatur die es überhaupt gibt die abbildung zeigt die winzigen schwankungen in der größe von etwa einem
7:15 zehntausendstel calvin rund um diese 2,72 5 kelvin die temperatur des alles ist so wahnsinnig niedrig dass das maximum der wärmestrahlung nicht im
7:25 infraroten liegt sondern sogar im mikrowellenbereich im gegensatz zur strahlung im mikrowellenherd ist die
7:32 mikrowellenstrahlung im universum tatsächlich eine wärmestrahlung obwohl sie ironischerweise nur minus 270 grad celsius entspricht warum ist die
7:41 hintergrundstrahlung eine wärmestrahlung weil sie durch die wärmeenergie und die temperatur des universums zustande gekommen ist