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Wärmestrahlung

  • Hans Dieter Baehr
  • Karl StephanEmail author
Chapter

Zusammenfassung

Wärmestrahlung unterscheidet sich von der Wärmeleitung und vom konvektiven Wärmeübergang durch andere Grundgesetze. So ist Wärmeübertragung durch Strahlung nicht an Materie gebunden; elektromagnetische Wellen übertragen Energie auch durch den leeren Raum. Nicht Temperaturgradienten oder Temperaturdifferenzen sind maßgebend für den übergehenden Wärmestrom, sondern Unterschiede der vierten Potenzen der thermodynamischen (absoluten) Temperaturen der Körper, zwischen denen Wärme durch Strahlung übertragen wird. Die von einem Körper ausgestrahlte Energie ist außerdem unterschiedlich auf die einzelnen Bereiche des Spektrums der elektromagnetischen Wellen verteilt. Diese Wellenlängenabhängigkeit der Strahlung muss ebenso berücksichtigt werden wie ihre Verteilung auf die verschiedenen Richtungen des Raumes.

Literatur

  1. 1.
    DIN 1315: Winkel. Begriffe, Einheiten. Ausg. August 1982. Berlin: Beuth-VerlagGoogle Scholar
  2. 2.
    Lambert, J.H.: Photometria, sive de mensura et gradibus luminis, colorum et umbrae. Augsburg 1760. Deutsch in Ostwalds Klassiker d. exakten Wissensch. Nr. 31–33, Leipzig: Engelmann 1892Google Scholar
  3. 3.
    Wien, W.: Über die Energievertheilung im Emissionsspektrum eines schwarzen Körpers. Ann. Phys. Ser. 3, 58 (1896) 662–669CrossRefGoogle Scholar
  4. 4.
    Siegel, R.; Howell, J.R.; Lohrengel, J.: Wärmeübertragung durch Strahlung. Teil 1. Berlin: Springer-Verlag 1988CrossRefGoogle Scholar
  5. 5.
    Kirchhoff, G.: Über das Verhältnis zwischen dem Emissionsvermögen und dem Absorptionsvermögen der Körper für Wärme und Licht. Ann. Phys. 19 (1860) 275–301Google Scholar
  6. 6.
    Planck, M.: Ueber das Gesetz der Energieverteilung im Normalspektrum. Ann. Phys. 4 (1901) 553–563CrossRefGoogle Scholar
  7. 7.
    Reif, F.: Statistische Physik und Theorie der Wärme, S. 437–454. Berlin: W. de Gruyter 1987Google Scholar
  8. 8.
    Mohr, P.J.; Taylor, B.N.: CODATA recommended values of the fundamental physical constants 1998. J. Phys. Chem. Ref. Data 28 (1999) 1713–1852 und, Rev. Mod. Phys. 72 (2000) 351–495Google Scholar
  9. 9.
    Draper, J.W.: On the production of light by heat. Philos. Mag. Ser. 3, 30 (1847) 345–360Google Scholar
  10. 10.
    Wien, W.: Temperatur und Entropie der Strahlung. Ann. Phys. Ser. 2, 52 (1894) 132–165CrossRefGoogle Scholar
  11. 11.
    Viskanta, R.; Anderson, E.E.: Heat transfer in semitransparent solids. In: Hartnett, J.P.; Irvine, T. (eds.): Advances in heat transfer, Vol. 11, New York: Academic Press 1975Google Scholar
  12. 12.
    Quinn, T.J.; Martin, J.E.: A radiometric determination of the Stefan-Boltzmann constant and thermodynamic temperatures between –40 \(^{\circ } C\) and +100 \(^{\circ } C\). Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. A 316 (1985) 85–189Google Scholar
  13. 13.
    Stefan, J.: Über die Beziehung zwischen der Wärmestrahlung und der Temperatur. Sitzungsber. Akad. Wiss. Wien 79, Teil 2 (1879) 391–428Google Scholar
  14. 14.
    Boltzmann, L.: Ableitung des Stefanschen Gesetzes, betreffend die Abhängigkeit der Wärmestrahlung von der Temperatur aus der elektromagnetischen Lichttheorie. Ann. Phys. Ser. 2, 22 (1884) 291–294Google Scholar
  15. 15.
    Pivovonsky, M.; Nagel, M.R.: Tables of Blackbody Radiation Functions. New York: Macmillan Comp. 1961Google Scholar
  16. 16.
    Wiebelt, J.A.: Engineering Radiation Heat Transfer. New York: Holt, Rinehart and Winston 1966Google Scholar
  17. 17.
    Schmidt, E.: DieWärmestrahlung vonWasser und Eis, von bereiften und benetzten Oberflächen. Forsch. Ing.-Wes. 5 (1934) 1–5CrossRefGoogle Scholar
  18. 18.
    Schmidt, E.; Eckert, E.: Über die Richtungsverteilung der Wärmestrahlung von Oberflächen. Forsch. Ing. Wes. 6 (1935) 175–183CrossRefGoogle Scholar
  19. 19.
    Sieber, W.: Zusammensetzung der von Werk- und Baustoffen zurückgeworfenen Wärmestrahlung. Z. techn. Physik 22 (1941) 130–135Google Scholar
  20. 20.
    Sparrow, E.M.; Cess, R.D.: Radiation Heat Transfer. Belmont, Cal.: Brooks/Cole Publ. Comp. 1966, S. 68Google Scholar
  21. 21.
    Dunkle, R.V.: Emissivity and inter-reflection relationships for infinite parallel specular surfaces. In: Symp. on Thermal Radiation of solids (S. Katzoff, Ed.) NASA SP-55 (1955) 39–44Google Scholar
  22. 22.
    Drude, P.: Physik des Aethers auf elektromagnetischer Grundlage. 1. Aufl. 1894, 2. Aufl. bearb. v. W. König. Stuttgart: Enke 1912Google Scholar
  23. 23.
    Hagen, E.; Rubens, H.: Das Reflexionsvermögen von Metallen und belegten Glasspiegeln. Ann. Phys. 1 (1900) 352–375 sowie: Emissionsvermögen und elektrische Leitfähigkeit der Metallegierungen. Verh. Dtsch. Phys. Ges. (1904) 128–136Google Scholar
  24. 24.
    Eckert, E.: Messung der Reflexion von Wärmestrahlen an technischen Oberflächen. Forschung Ing.-Wes. 7 (1936) 265–270CrossRefGoogle Scholar
  25. 25.
    Kleemann, M.; Meliß, M.: Regenerative Energiequellen. 2. Aufl. Berlin: Springer-Verlag 1993, insbes. S. 50–69CrossRefGoogle Scholar
  26. 26.
    DIN 1349: Durchgang optischer Strahlung durch Medien. Ausg. Juni 1972. Berlin: Beuth VerlagGoogle Scholar
  27. 27.
    Hale, G.M.; Querry, M.R.: Optical constants of water in the 200-nm to 200-nm wavelength region. Appl. Optics 12 (1973) 555–563CrossRefGoogle Scholar
  28. 28.
    Winter C-J, Sizmann RL, Vant-Hull LL (eds) (1991) Solar Power Plants. Springer-Verlag, BerlinGoogle Scholar
  29. 29.
    Duffie, J.A.; Beckmann, W.A.: Solar engineering of thermal processes. 2nd ed. New York: J. Wiley & Sons 1991Google Scholar
  30. 30.
    Kreider JF, Kreith F (eds) (1981) Solar Energy Handbook. McGraw-Hill, New YorkGoogle Scholar
  31. 31.
    Spencer, J.W.: Fourier series representation of the position of the sun. Search 2 (1971) 172Google Scholar
  32. 32.
    German, S.; Drath, P.: Handbuch SI-Einheiten. Braunschweig: Fr. Vieweg u. Sohn 1979, insbes. S. 17Google Scholar
  33. 33.
    Fröhlich, C.; Brusa, R.W.: Solar radiation and its variation in time. Sol. Phys. 74 (1981) 209–215Google Scholar
  34. 34.
    Iqbal, M.: An Introduction to Solar Radiation. Toronto: Academic Press 1983CrossRefGoogle Scholar
  35. 35.
    Kasten, F.; Young, A.T.: Revised optical air mass tables and approximation formula. Applied Optics, 28 (1989) 4735–4738CrossRefGoogle Scholar
  36. 36.
    Strutt, J.W. (Lord Rayleigh): On the light from the sky, its polarisation and colour appendix. Phil. Mag. 41 (1871) 107–120, und: On the scattering of light by small particles. Phil. Mag. 41 (1871) 447–454Google Scholar
  37. 37.
    Siegel, R.; Howell, J.R.: Thermal Radiation Heat Transfer. 4th ed. New York: Taylor & Francis 2001Google Scholar
  38. 38.
    Bird, R.E.; Riordan, C.: Simple solar spectral model for direct and diffuse irradiance on horizontal and tilted planes at the earth’s surface for cloudless atmospheres. J. Climate and Appl. Meteorology 25 (1986) 87–97Google Scholar
  39. 39.
    Ångström, A.: On the atmospheric transmission of sun radiation and on dust in the air. Geografis. Annal. 2 (1929) 156–166 und 3 (1930) 130–159CrossRefGoogle Scholar
  40. 40.
    Lohrer, W. (Hrsg.): Verzicht aus Verantwortung. Maßnahmen zur Rettung der Ozonschicht. Berlin: E. Schmidt 1989Google Scholar
  41. 41.
    Robinson N (ed) (1966) Solar Radiation. American Elsevier, New YorkGoogle Scholar
  42. 42.
    Bird, R.E.; Hulstrom, R.L.: Direct insolation models. Trans. ASME, J. Sol. Energy Eng. 103 (1981) 182–192, –: A simplified clear sky model for direct and diffuse insolation on horizontal surfaces. SERI/TR-642-761. Solar Energy Research Institute, Golden, Colorado, (1981)Google Scholar
  43. 43.
    Robinson, G.D.: Absorption of solar radiation by atmospheric aerosol as revealed by measurements from the ground. Arch. Meteorol. Geophys. Bioclimatol. B 12 (1962) 19–40Google Scholar
  44. 44.
    Kondratyev, K.Y.: Radiation in the Atmosphere. New York: Academic Press 1969. –: Radiation processes in the atmosphere. World Meteorological Organization, Nr. 309, 1972Google Scholar
  45. 45.
    Siegel, R.; Howell, J.R.; Lohrengel, J.: Wärmeübertragung durch Strahlung. Teil 2: Strahlungsaustausch zwischen Oberflächen und Umhüllungen. Berlin: Springer- Verlag 1991Google Scholar
  46. 46.
    Vortmeyer, D.; Kabelac, S.: Einstrahlzahlen. Abschn. Kb in: VDI-Wärmeatlas, 10. Aufl. Berlin: Springer 2006Google Scholar
  47. 47.
    Howell, J.R.: A Catalog of Radiation Configuration Factors. New York: McGraw-Hill 1982Google Scholar
  48. 48.
    Hottel, H.C.; Sarofim, A.F.: Radiative Transfer. New York: McGraw-Hill 1967Google Scholar
  49. 49.
    Poljak, G.: Analysis of heat interchange by radiation between diffuse surfaces (russ.). Techn. Phys. USSR 1 (1935) 555–590Google Scholar
  50. 50.
    Oppenheim, K.A.: Radiation analysis by the network method. Trans. Amer. Soc. Mech. Engrs. 78 (1956) 725–735Google Scholar
  51. 51.
    Eckert, E.R.G.: Einführung in den Wärme- und Stoffaustausch. 3. Aufl. Berlin: Springer-Verlag 1966CrossRefGoogle Scholar
  52. 52.
    Schack, A.: Über die Strahlung der Feuergase und ihre praktische Berechnung. Z. techn. Phys. 5 (1924) 267–278Google Scholar
  53. 53.
    Schmidt, E.: Messung der Gesamtstrahlung des Wasserdampfes bei Temperaturen bis 1000.C. Forsch. Ing.-Wes. 3 (1932) 57–70Google Scholar
  54. 54.
    Schmidt, E.; Eckert, E.: Die Wärmestrahlung von Wasserdampf in Mischung mit nichtstrahlenden Gasen. Forsch. Ing.-Wes. 8 (1937) 87–90CrossRefGoogle Scholar
  55. 55.
    Eckert, E.: Messung der Gesamtstrahlung von Wasserdampf und Kohlensäure in Mischung mit nichtstrahlenden Gasen bei Temperaturen bis 1300\(^{\circ }\)C. VDI-Forschungsheft 387, Berlin: 1937Google Scholar
  56. 56.
    Hottel, H.C.; Mangelsdorf, H.G.: Heat transmission by radiation from nonluminous gases. Trans. Amer. Inst. Chem. Eng. 31 (1935) 517–549Google Scholar
  57. 57.
    Hottel, H.C.; Egbert, R.B.: The radiation of furnace gases. Trans. ASME 63 (1941) 297–307Google Scholar
  58. 58.
    Hottel, H.C.; Egbert, R.B.: Radiant heat transmission from water vapor. Trans. Amer. Inst. Chem. Eng. 38 (1942) 531–568Google Scholar
  59. 59.
    Vortmeyer, D.; Kabelac, S.: Gasstrahlung; Strahlung von Gasgemischen. Abschn. Kc in: VDI-Wärmeatlas, 11. Aufl. Berlin: Springer 2013CrossRefGoogle Scholar
  60. 60.
    Schack, A.: Berechnung der Strahlung vonWasserdampf und Kohlendioxid. Chemie- Ing. Techn. 42 (1970) 53–58CrossRefGoogle Scholar
  61. 61.
    Schack, A.: Zur Berechnung der Wasserdampfstrahlung. Chemie-Ing. Techn. 43 (1971) 1151–1153CrossRefGoogle Scholar
  62. 62.
    Kohlgrüber, K.: Formeln zur Berechnung des Emissionsgrades von CO2- und H2O-Gasstrahlung bei Industrieöfen, Brennkammern und Wärmeaustauschern. Gaswärme, International 35 (1986) 412–417Google Scholar
  63. 63.
    Kostowski, E.: Analytische Bestimmung des Emissionsgrades von Abgasen. Gaswärme, International 40 (1991) 529–534Google Scholar
  64. 64.
    Elgeti, K.: Ein neues Verfahren zur Berechnung des Strahlungsaustausches zwischen einem Gas und einer grauen Wand. Brennst.-Wärme-Kraft 14 (1962) 1–6Google Scholar
  65. 65.
    Edwards, D.K.: Absorption by infrared bands of carbon dioxide gas at elevated pressures and temperatures. J. Optical Soc. Amer. 50 (1960) 617–626CrossRefGoogle Scholar
  66. 66.
    Görner, K.; Dietz, U.: Strahlungsaustauschrechnungen mit der Monte-Carlo-Methode. Chem.-Ing. Techn. 62 (1990) 23–29Google Scholar
  67. 67.
    Biermann, P.; Vortmeyer, D.: Wärmestrahlung staubhaltiger Gase. Wärme- und Stoffübertr. 2 (1969) 193–202CrossRefGoogle Scholar
  68. 68.
    Brummel, H.-G.; Kakaras, E.: Wärmestrahlungsverhalten von Gas-Feststoffgemischen bei niedrigen, mittleren und hohen Staubbeladungen. Wärme- und Stoffübertragung 25 (1990) 129–140CrossRefGoogle Scholar
  69. 69.
    Brummel, H.-G.: Wärmestrahlung von Gas-Feststoff-Gemischen. Abschn. Kd in: VDI-Wärmeatlas, 10. Aufl. Berlin: Springer 2006Google Scholar
  70. 70.
    Richter, W.; Görner, K.: Wärmestrahlung in Brennräumen. Abschn. Ke in: VDI-Wärmeatlas, 10. Aufl. Berlin: Springer 2006Google Scholar

Copyright information

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Authors and Affiliations

  1. 1.BochumDeutschland
  2. 2.Institut für Technische Thermodynamik und Thermische VerfahrenstechnikUniversität StuttgartStuttgartDeutschland

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