W-Seminar Physik 2 2012
Wärmestrahlung im Alltag
Zielsetzung des Seminars:
Jeder Körper mit einer Temperatur über dem absoluten Nullpunkt von -273,15°C sendet elektromagnetische Strahlung, die so genannte Wärmestrahlung im infraroten Spektralbereich, aus. Die Intensität und Zusammensetzung der Wärmestrahlung eines Körpers wird dabei im Wesentlichen von der Temperatur des Körpers bestimmt. Quantitative Aussagen dazu liefert das Planck´sche Strahlungsgesetz (siehe Grafik unten). Erst bei hohen Temperaturen (ca. 800°C) wird die Strahlung für das menschliche Auge sichtbar (z.B. Glühlampe, Sonne). Wärmebildkameras sind in der Lage die Wärmestrahlung auch im Infrarot-Bereich zu detektieren und sie in Temperaturprofile der betrachteten Körper zu transformieren. Die Vermessung erfolgt dabei berührungslos und kommt ohne zusätzliche Beleuchtung aus. Daher erschließt die Wärmebildkamera ganz neue Möglichkeiten in vielen Bereichen des Alltags:
- Wärmedämmung bei Gebäuden, Kältebrücken, Entdeckung von Rissen
- Entdeckung von Glutnestern bei Bränden
- Verbesserung technischer Geräte
- Finden von „Schwachstellen“ in elektrischen Stromkreisen
- Aufspüren von Entzündungsherden im Körper, Durchblutung der Haut
Im Seminar werden zuerst die physikalischen Grundlagen der Wärmelehre und der Wärmestrahlung durchgenommen. Anschließend soll die Bedeutung der Wärmestrahlung in verschiedenen Gebieten des Alltags zuerst theoretisch untersucht und dann mit Hilfe einer Wärmebildkamera überprüft werden. Die entstandenen Bilder müssen dann passend interpretiert werden. Dabei spielt neben der Temperatur z.B. auch das Emissionsvermögen der Oberfläche und das Transmissionsvermögen der Atmosphäre eine Rolle.
mögliche Themen für die Seminararbeiten:
1. Funktionsweise einer Wärmebildkamera
2. Bedeutung der Oberflächenbeschaffenheit für die Emission und Reflexion von Wärmestrahlung
3. Wärmeleitung in Festkörpern und Wärmedämmung
4. Konvektion in Flüssigkeiten
5. Kältebrücken an Gebäuden
6. „Windchill-Effekt“ und Verdunstung
7. Reibungswärme bei Achsen und Gelenken
8. Wärmeleitung beim Kochen und Backen
9. Bedeutung der Temperatur im Bereich der Elektrizitätslehre
