Thermal radiation

  • Hans Dieter Baehr
  • Karl Stephan


Thermal radiation differs from heat conduction and convective heat transfer in its fundamental laws. Heat transfer by radiation does not require the presence of matter; electromagnetic waves also transfer energy in empty space. Temperature gradients or differences are not decisive for the transferred flow of heat, rather the difference in the fourth power of the thermodynamic (absolute) temperatures of the bodies between which heat is to be transferred by radiation is definitive. In addition, the energy radiated by a body is distributed differently over the single regions of the spectrum. This wavelength dependence of the radiation must be taken as much into account as the distribution over the different directions in space.


Thermal Radiation Spectral Intensity Black Body Spectral Emissivity Emissive Power 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.


Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.


  1. [5.1]
    DIN 1315: Winkel. Begriffe, Einheiten. Ausg. August 1982. Berlin: Beuth-VerlagGoogle Scholar
  2. [5.2]
    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. [5.3]
    Wien, W.: Über die Energievertheilung im Emissionsspektrum eines schwarzen Körpers. Ann. Phys. Ser. 3, 58 (1896) 662– 669Google Scholar
  4. [5.4]
    Siegel, R.; Howell, J.R.; Lohrengel, J.: Wärmeübertragung durch Strahlung. Teil 1. Berlin: Springer 1988CrossRefGoogle Scholar
  5. [5.5]
    Kirchhoff, G.: Uber das Verhältnis zwischen dem Emissionsvermögen und dem Absorptionsvermögen der Körper für Wärme und Licht. Ann. Phys. 19 (1860) 275– 301CrossRefGoogle Scholar
  6. [5.6]
    Planck, M.: Ueber das Gesetz der Energieverteilung im Normalspektrum. Ann. Phys. 4 (1901) 553– 563zbMATHCrossRefGoogle Scholar
  7. [5.7]
    Reif, F.: Statistische Physik und Theorie der Wärme, S. 437– 454. Berlin: W. de Gruyter 1987CrossRefGoogle Scholar
  8. [5.8]
    Cohen, E.R.; Taylor, B.N.: The 1986 adjustment of the fundamental physical constants. CODATA Bulletin No. 63, Nov. 1986Google Scholar
  9. [5.9]
    Draper, J.W.: On the production of light by heat. Philos. Mag. Ser. 3, 30 (1847) 345– 360Google Scholar
  10. [5.10]
    Wien, W.: Temperatur und Entropie der Strahlung. Ann. Phys. Ser. 2, 52 (1894) 132– 165ADSCrossRefGoogle Scholar
  11. [5.11]
    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. [5.12]
    Quinn, T.J.; Martin, J.E.: A radiometric determination of the Stefan-Boltzmann constant and thermodynamic temperatures between —40 °C and +100 °C. Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. A 316 (1985) 85– 189ADSCrossRefGoogle Scholar
  13. [5.13]
    Stefan, J.: Über die Beziehung zwischen der Wärmestrahlung und der Temperatur. Sitzungsber. Akad. Wiss. Wien 79, Teil 2 (1879) 391– 428Google Scholar
  14. [5.14]
    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– 294ADSCrossRefGoogle Scholar
  15. [5.15]
    Pivovonsky, M.; Nagel, M.R.: Tables of Blackbody Radiation Functions. New York: Macmillan Comp. 1961Google Scholar
  16. [5.16]
    Wiebelt, J.A.: Engineering Radiation Heat Transfer. New York: Holt, Rinehart and Winston 1966Google Scholar
  17. [5.17]
    Schmidt, E.: Die Wärmestrahlung von Wasser und Eis, von bereiften und benetzten Oberflächen. Forsch. Ing.-Wes. 5 (1934) 1– 5CrossRefGoogle Scholar
  18. [5.18]
    Schmidt, E.; Eckert, E.: Uber die Richtungsverteilung der Wärmestrahlung von Oberflächen. Forsch. Ing. Wes. 6 (1935) 175– 183CrossRefGoogle Scholar
  19. [5.19]
    Sieber, W.: Zusammensetzung der von Werk- und Baustoffen zurückgeworfenen Wärmestrahlung. Z. techn. Physik 22 (1941) 130– 135Google Scholar
  20. [5.20]
    Sparrow, E.M.; Cess, R.D.: Radiation Heat Transfer. Belmont, Cal.: Brooks/Cole Publ. Comp. 1966, S. 68Google Scholar
  21. [5.21]
    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. [5.22]
    Drude, P.: Physik des Aethers auf elektromagnetischer Grundlage. 1. Aufl. 1894, 2. Aufl. bearb. v. W. König. Stuttgart: Enke 1912Google Scholar
  23. [5.23]
    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– 136CrossRefGoogle Scholar
  24. [5.24]
    Eckert, E.: Messung der Reflexion von Wärmestrahlen an technischen Oberflächen. Forschung Ing.-Wes. 7 (1936) 265– 270CrossRefGoogle Scholar
  25. [5.25]
    Kleemann, M.; Meliß, M.: Regenerative Energiequellen. 2. Aufl. Insbes. S. 50– 69. Berlin: Springer 1993CrossRefGoogle Scholar
  26. [5.26]
    DIN 1349: Durchgang optischer Strahlung durch Medien. Ausg. Juni 1972. Berlin: Beuth VerlagGoogle Scholar
  27. [5.27]
    Hale, G.M.; Querry, M.R.: Optical constants of water in the 200-nm to 200-µm wavelength region. Appl. Optics 12 (1973) 555– 563ADSCrossRefGoogle Scholar
  28. [5.28]
    Winter, C.-J.; Sizmann, R.L.; Vant-Hull, L.L. (Eds.): Solar Power Plants. Berlin: Springer 1991Google Scholar
  29. [5.29]
    Duffie, J.A.; Beckmann, W.A.: Solar Engineering of Thermal Processes. New York: J. Wiley 1980Google Scholar
  30. [5.30]
    Kreider, J.F.; Kreith, F. (Eds.): Solar Energy Handbook. New York: McGraw-Hill 1981Google Scholar
  31. [5.31]
    Spencer, J.W.: Fourier series representation of the position of the sun. Search 2 (1971) 172Google Scholar
  32. [5.32]
    German, S.; Drath, P.: Handbuch SI-Einheiten, insbes. S. 17, Braunschweig: Fr. Vieweg u. Sohn 1979CrossRefGoogle Scholar
  33. [5.33]
    Fröhlich, C.; Brusa, R.W.: Solar radiation and its variation in time. Sol. Phys. 74 (1981) 209– 215ADSCrossRefGoogle Scholar
  34. [5.34]
    Iqbal, M.: An Introduction to Solar Radiation. Toronto: Academic Press 1983Google Scholar
  35. [5.35]
    Kasten, F.; Young, A.T.: Revised optical air mass tables and approximation formula. Applied Optics, 28 (1989) 4735– 4738ADSCrossRefGoogle Scholar
  36. [5.36]
    Strutt, J.W. (Lord Rayleigh): On the light from the sky, its polarisation and colour appendix. Phil. Mag. 41 (1871) 107– 120Google Scholar
  37. [5.36a]
    Strutt, J.W. (Lord Rayleigh): On the scattering of light by small particles. Phil. Mag. 41 (1871) 447– 454Google Scholar
  38. [5.37]
    Siegel, R.; Howell, J.R.: Thermal Radiation Heat Transfer, 3rd ed. Washington: Hemisphere Publishing Corp. 1992Google Scholar
  39. [5.38]
    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– 97ADSCrossRefGoogle Scholar
  40. [5.39]
    Ångström, A.: On the atmospheric transmission of sun radiation and on dust in the air. Geografis. Annal. 2 (1929) 156– 166CrossRefGoogle Scholar
  41. [5.39a]
    Ångström, A.: On the atmospheric transmission of sun radiation and on dust in the air. Geografis. Annal. 3 (1930) 130– 159CrossRefGoogle Scholar
  42. [5.40]
    Lohrer, W. (Hrsg.): Verzicht aus Verantwortung. Maßnahmen zur Rettung der Ozonschicht. Berlin: E. Schmidt 1989Google Scholar
  43. [5.41]
    Robinson, N. (Eds.): Solar Radiation. New York: American Elsevier 1966Google Scholar
  44. [5.42]
    Bird, R.E.; Hulstrom, R.L.: Direct insolation models. Trans. ASME, J. Sol. Energy Eng. 103 (1981) 182– 192ADSCrossRefGoogle Scholar
  45. [5.42a]
    Bird, R.E.; Hulstrom, R.L.: 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
  46. [5.43]
    Robinson, G.D.: Absorption of solar radiation by atmospheric aerosol as revealed by measurements from the ground. Arch. Meterol. Geophys. Bioclimatol. B 12 (1962) 19– 40CrossRefGoogle Scholar
  47. [5.44]
    Kondratyev, K.Y.: Radiation in the Atmosphere. New York: Academic Press 1969.Google Scholar
  48. [5.44a]
    Kondratyev, K.Y.: Radiation processes in the atmosphere. World Meteorological Organization, Nr. 309, 1972Google Scholar
  49. [5.45]
    Siegel, R.; Howell, J.R.; Lohrengel, J.: Wärmeübertragung durch Strahlung. Teil 2: Strahlungsaustausch zwischen Oberflächen und Umhüllungen. Berlin: Springer-Verlag 1991Google Scholar
  50. [5.46]
    Vortmeyer, D.: View factors. Section Kb in VDI-Heat Atlas, Düsseldorf: VDI-Verlag 1992Google Scholar
  51. [5.47]
    Howell, J.R.: A Catalog of Radiation Configuration Factors. New York: McGraw-Hill 1982Google Scholar
  52. [5.48]
    Hottel, H.C.; Sarofim, A.F.: Radiative Transfer. New York: McGraw-Hill 1967Google Scholar
  53. [5.49]
    Poljak, G.: Analysis of heat interchance by radiation between diffuse surfaces (russ.). Techn. Phys. USSR 1 (1935) 555– 590Google Scholar
  54. [5.50]
    Oppenheim, K.A.: Radiation analysis by the network method. Trans. Amer. Soc. Mech. Engrs. 78 (1956) 725– 735Google Scholar
  55. [5.51]
    Eckert, E.R.G.: Einführung in den Wärme- und Stoffaustausch. 3. Aufl. Berlin: Springer-Verlag 1966Google Scholar
  56. [5.52]
    Schack, A.: Über die Strahlung der Feuergase und ihre praktische Berechnung. Z. techn. Phys. 5 (1924) 267– 278Google Scholar
  57. [5.53]
    Schmidt, E.: Messung der Gesamtstrahlung des Wasserdampfes bei Temperaturen bis 1000 °C. Forsch. Ing.-Wes. 3 (1932) 57– 70CrossRefGoogle Scholar
  58. [5.54]
    Schmidt, E.; Eckert, E.: Die Wärmestrahlung von Wasserdampf in Mischung mit nichtstrahlenden Gasen. Forsch. Ing.-Wes. 8 (1937) 87– 90CrossRefGoogle Scholar
  59. [5.55]
    Eckert, E.: Messung der Gesamtstrahlung von Wasserdampf und Kohlensäure in Mischung mit nichtstrahlenden Gasen bei Temperaturen bis 1300 °C. VDI-Forschungsheft 387, Berlin: 1937Google Scholar
  60. [5.56]
    Hottel, H.C.; Mangelsdorf, H.G.: Heat transmission by radiation from nonluminous gases. Trans. Amer. Inst. Chem. Eng. 31 (1935) 517– 549Google Scholar
  61. [5.57]
    Hottel, H.C.; Egbert, R.B.: The radiation of furnace gases. Trans. ASME 63 (1941) 297– 307Google Scholar
  62. [5.58]
    Hottel, H.C.; Egbert, R.B.: Radiant heat transmission from water vapor. Trans. Amer. Inst. Chem. Eng. 38 (1942) 531– 568Google Scholar
  63. [5.59]
    Vortmeyer, D.: Gas radiation-radiation from gas mixtures. Section Kc in VDI-Heat Atlas, Düsseldorf: VDI-Verlag 1992Google Scholar
  64. [5.60]
    Schack, A.: Berechnung der Strahlung von Wasserdampf und Kohlendioxid. Chemie-Ing. Techn. 42 (1970) 53– 58CrossRefGoogle Scholar
  65. [5.61]
    Schack, A.: Zur Berechnung der Wasserdampfstrahlung. Chemie-Ing. Techn. 43 (1971) 1151– 1153CrossRefGoogle Scholar
  66. [5.62]
    Kohlgrüber, K.: Formeln zur Berechnung des Emissionsgrades von CO2- und H2O-Gasstrahlung bei Industrieöfen, Brennkammern und Wärmeaustauschern. Gaswärme International 35 (1986) 412– 417Google Scholar
  67. [5.63]
    Kostowski, E.: Analytische Bestimmung des Emissionsgrades von Abgasen. Gaswärme International 40 (1991) 529– 534Google Scholar
  68. [5.64]
    Elgeti, K.: Ein neues Verfahren zur Berechnung des Strahlungsaustausches zwischen einem Gas und einer grauen Wand. Brennst.-Wärme-Kraft 14 (1962) 1– 6Google Scholar
  69. [5.65]
    Edwards, D.K.: Absorption by infrared bands of carbon dioxide gas at elevated pressures and temperatures. J. Optical Soc. Amer. 50 (1960) 617– 626ADSCrossRefGoogle Scholar
  70. [5.66]
    Görner, K.; Dietz, U.: Strahlungsaustauschrechnungen mit der Monte-Carlo-Methode. Chem.-Ing. Techn. 62 (1990) 23– 29CrossRefGoogle Scholar
  71. [5.67]
    Biermann, P.; Vortmeyer, D.: Wärmestrahlung staubhaltiger Gase. Wärme- und Stoffübertr. 2 (1969) 193– 202ADSCrossRefGoogle Scholar
  72. [5.68]
    Brummel, H.-G.; Kakaras, E.: Wärmestrahlungsverhalten von Gas-Feststoffgemischen bei niedrigen, mittleren und hohen Staubbeladungen. Wärme- und Stoffübertr. 25 (1990) 129– 140ADSCrossRefGoogle Scholar
  73. [5.69]
    Vortmeyer, D.; Brummel, H.-G.: Thermal radiation from gas-solid mixtures. Section Kd in VDI-Heat Atlas, Düsseldorf: VDI-Verlag 1992Google Scholar
  74. [5.70]
    Richter, W.; Michelfelder, S.: Wärmestrahlung in Brennräumen. Abschnitt Ke in VDIWärmeatlas, 6. Aufl. Düsseldorf: VDI-Verlag 1991Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1998

Authors and Affiliations

  • Hans Dieter Baehr
    • 1
  • Karl Stephan
    • 2
  1. 1.Institut für ThermodynamikUniversität HannoverHannoverGermany
  2. 2.Institut für Thermodynamik und Thermische VerfahrenstechnikUniversität StuttgartStuttgartGermany

Personalised recommendations