An Physiker und Thermowissenschaftler!

[doncamillo]

Als o ich habe oft davon gehört, aber ist es wirklich so das schwarze Oberflächen besser Wärmen abstrahlen?

So und jetzt mal ein kleiner Auszug aus meinem Bauphysik Skript aus meinem Studium:

"Im einzelnen sind folgende Maßnahmen zur Minderung des Wärmeverlustes möglich: metallische Oberflächen, die zur Reduzierung des Strahlungsaustausches beitragen. Während die wärmeleitung von Metallen besonders hoch ist (bei Stahl, Alu und Kupfer Faktor 60, 200 und 380 gegenüber Kalksandstein), kann bei diesen Stoffen eine sehr geringe Wärmeabstrahlung von den Oberflächen beobachtet werden [/U]( blankes Alu Faktor 0.05 gegenüber nichtmetallischen Stoffen)."

Es wurde hierzu auch ein kurzer Versuch durchgefüht in dem ein Würfel mit heißem Wasser gefüllt wurde. Jede Seite des Würfels hatte eine andrere Oberfläche (Schwarz , Weiß, Alu und Chrom) Die Unterrschiede in der Abstrahlungsintesität zwischen Schwarz und Weiß waren minimal im Vergleich zu den Unterschieden zwischen Chrom und Weiß. Deswegen werden Thermoskannen ja auch von innen metallisch blank gemacht.

Also, es schein ja weiniger darum zu gehen ob schwarz oder weiß sonder die metallische Fläche zu färben. igendeiner im forum konnte doch eindeutig mit seinem Thermofühler nachweisen, das es was brachte.


aus einem anderen Forum

" Ein weiss lackierter Heizkörper gilt rein physikalisch auch als fast 100% schwarzer Körper (wird als grauer Körper bezeichnet), also das Weiss bei den Heizkörpern ist ein speziellles Weiß. Die Farbe sagt also mal fast nichts darüber aus ob eine Fläche physikalisch schwarz ist oder nicht. Schwarz wird ein Körper nur bezeichnet wenn er alle auftreffende Strahlung absorbiert. Macht er das nciht zu 100 % wird er als "grauer Körper" bezeichnet.

Also in der Formel für den Wärmestrom (Wärme die abgegeben wird) muss man den Strahlungskoeffizienten (eine Zahl mit der man der Rest der Formel multiplizieren muss) bei einem grauen strahler noch durch durch eine Zahl, die man mit Hilfe der von den Oberflächen abhängigen (Emissions-)zahlen bekommt, dividieren. Das heißt, der Wert für die abgegebene Wärme wird kleiner je weniger "schwarz" der Körper ist. Also je "schwärzer" der Körper physikalisch gilt, desto mehr Wärme kann er abstrahlen ( weil der Wert ja größer wird, wenn der Körper "schwärzer" wird). Also es bringt definitiv was wenn du die Teile "schwärzer" machst, das kannst du natürlich auch mit weissem Heizkörperlack machen.

Hm, ich hoffe man kannst einigermassen verstehen, Lehrer werd ich aber besser keiner"


???
donCamillo

[Peppone]

...ist es wirklich so, dass schwarze Oberflächen besser Wärme abstrahlen ?

Im Prinzip ja ! :-?

Normalerweise wird immer ein Teil der auffallenden Strahlungsenergie vom Körper (oder einer Fläche) wieder abgestrahlt. Die Menge der abgestrahlten Energie hängt von der Temperatur der Strahlungsquelle und von der Beschaffenheit der Oberfläche des bestrahlten Körpers (oder Fläche) ab.

Ein Spiegel (siehe Thermoskanne) strahlt eine größere Energiemenge ab als eine schwarze Fläche (vergleiche schwarze Sitzbezüge oder Lederlenkrad deines Alfas nach mehreren Stunden in der prallen Sonne).

Absolut schwarze Körper (oder Flächen) absorbieren alle auffallende Strahlung und wandeln sie vollständig in Wärme um (Absorptionsgrad = 1). Der Absorptionsgrad (alfa, oops! alpha natürlich) ist das Verhältnis von absorbierter Strahlungsenergie zur auffallender Strahlungsenergie. Ist die absorbierte Strahlungsenergie also genauso gross wie die auffallende Strahlungsenergie, so wird alle auffallende Strahlungsenergie in Wärme umgeandelt. Dadurch erwärmt sich der Körper (die Fläche) und gibt diese Wärme wieder an seine Umgebung zurück.

Der Physiker beschreibt dies mit der "spezifischen Ausstrahlung" eines Körpers und kann im Versuch (z. B. Würfel mit unterschiedlichen Flächen/Materialien) zeigen, dass die spezifische Ausstrahlung einer blanken Fläche bei gleicher Temperatur kleiner ist als die der schwarzen.

Je grösser also der Absorptionsgrad, desto grösser ist die spezifische Ausstrahlung.

Einfacher gesagt: Nimmt ein Körper nur wenig Strahlungsenergie auf (d. h. er wird nicht so warm) weil der grösste Teil reflektiert wird (Thermoskanne) so kann er auch nur wenig Strahlungsenergie (Wärme) wieder abgeben.

Ich empfehle Dir, in einem guten Physikbuch (falls es so etwas gibt) nachzulesen, in dem die entsprechenden Versichsanordnungen beschrieben sind nachzulesen. Vielleicht wird das Prinzip dann etwas deutlicher. Skripte sind oftmals totaler Schrott !


Viel Spass beim Lesen


Peppone

[doncamillo]

D.h. dann also, das Oberflächen/Stoffe, die bei Sonneneinstrahlung sich stärker erwärmen dementsrechend auch Wärme besser abgeben. Mal angenommen ich würde den Motorblock und Zylinderkopf schwarz einfärben, dann müsste ich das dann ja an der Temperaturanzeige sehen? Aber wenn ich jetzt z.B. schwarzen Auspufflack nehme, hat diese Schicht nicht auch eine Isolierende wirkung? Oder ist die Abstrahlung trotzdem höher als die Isolierende Wirkung?

dC

[Romi]

aber ein wenig verwechselt Ihr hier auch. Insbesondere bei Euren Beispielen mit der Thermoskanne und den metallischen Oberflächen muss man doch unterscheiden in welche Richtung die Wärmestrahlung wirkt.
Fährt man mit offener Motorhaube und möchte vermeiden, dass der Motor zusätzlich durch Sonneneinstrahlung erwärmt wird, würde Verchromen helfen, um die Wärmestrahlung der Sonne zu reflektieren. ;)
Im Gegensatz zur Thermoskanne, wo die Verspiegelung sowohl nach innen, als auch nach aussen Wärmestrahlung reflektiert, weil beidseitig blank (hält Warmes warm durch Reflektion nach innen und hält Kaltes kalt durch Reflektion der Wärmestarhlung nach aussen), hat eine Verchromung von Metall diese Wirkung nur einseitig auf der einen metallisch blanken Seite.

Will man aber grundsätzlich einfach mehr Wärme in Form von Strahlung abgeben, hilft es nicht den Motor weiss schwarz oder sonstwie anzupinseln, da auch meine Profs mir versucht haben beizubringen, dass weisse wie schwarze Körper Wärmeenergie mit der vergleichbaren Strahlung abgeben.

Ich denke, man muss hier unterscheiden ob Wärmestrahlung abgegeben oder absorbiert werden soll.

Hoffentlich habe ich mich nicht eingemischt um zur weiteren Verwirrung beizutragen.

Karsten

[doncamillo]

Hallo Karsten,
also zur weiteren Verwirrung hast Du beigetragen :-D
Also es geht eigentlich um eine höhere Wärmeabstrahlungsleistung. Aber Du siehst wie geteilt die Meinungen sind. So richtig weiss es keiner.
Eigentlich müsst es doch so sein, das wenn jemand seinen Motor komplett Polieren würde, die Temp. steigt? ???
Nee, weil ja die wärme von innen kommt und hier der Thermoskanneneffekt nicht auftreten kann, weil die Polierte Fläche der Wärmequelle abgeneigt ist. Aber warum waren Temperaturunterschiede bei dem mit warmen Wasser gefüllten Würfel auf den farbigen und den polierten Flächen feststellbar?
Hier kam ja die energie von innen.

donCamillo

[strafer]

Ihr müßt wirklich aufpassen, was ihr jeweils meint. Einmal geht es um Wärmeaufnahme und das andere Mal um Wärmeabgabe.

Beispiel Thermoskanne:
Glas ist ein sehr schlecher Leiter von Wärme und Strom, also ein Isolator. Die Silberbedampfung außen auf dem Glaskörper ist gedacht zur Reflexion im infrarotem Bereich.

Wohnraumheizkörper:
Bei der Farbe ist es eigentlich egal welche Farbe sie hat. Wenn man die fünfte Schicht Acryllack drauf gepinselt hat, ist die Isolation schon recht gut. Der Lack ist also nicht förderlich, er sieht nur gut aus. Wenn aber der Heizkörper den ganzen lieben Tag volle Kanne die Sonne abkriegt, wird man mit mattschwarz die Heizung entlasten können. Um aber die Wärmeabgabe zu verbessern, würde ich auf das nackte Eisen Kupferbleche aufbringen.

Motor:
Nicht irgendwelche Farbe bringt's (eventuell ein Goldbronzelack, die haben einen hochen Metallanteil, glaube ich), sondern die Vergrößerung der Wärme abstrahlenden Oberfläche, was man schon durch Anrauhen erreichen kann.

Es geht bei der Farbe bei der Wärmeabstahlung also garnicht um den Farbwert, sondern um die chemische Zusammensetzung - die schon auf Grund der Pigmente unterschiedlich ist - und den damit verbundenen Wärmeleitwert (staubt eure Physikbücher ab: sowas gibt's!).
Wichtig ist natürlich auch, wohin die Wärme abgeleitet wird. Die Luft ist nur ein mäßiger Wärmeleiter und transportiert daher die Motorwärme nicht sonderlich dolle weg. Dieses kann man erheblich verbessern, indem man die Luftfeuchtigkeit erhöht: 50L-Kanister ins Auto, kleine Pumpe reinhängen und immer etwas Wasser in den Motorraum sprühen. - Gut, die Kiste wird dadurch langsamer und rostet einem unterm Hintern weg - aber irgendwas ist ja immer... ;) =-)


Yours
strafer

[Tigrou]

Ich glaube genau aus dem Grunde wurde die Motorhaube beim McLaren F1 (also nicht beim Formel 1 Wagen, sondern dem, der für die Straße zugelassen war, drei Sitze mit Fahrer in der Mitte hat. Kennt den überhaupt jemand noch ?) von innen vergoldet.
Muss ich bei meinem GTV dringend noch nachholen ;)

[Timm]

Für alle, die den Mc-Laren F1 nicht mehr so in Erinnerung haben:
http://coupesetcabriolets.free.fr/guideVO/2/mclarenf1.jpg
http://coupesetcabriolets.free.fr/guideVO/2/mclarenf13.jpg

Hatte einen BMW V12-Motor mit 6 Litern Hubraum, 627 PS rannte 372 KM/H und kostete 1,5 Millionen DM.

[harmit]

Timm, wieso fotografierst Du mein Auto und hängst die Bilder ins Forum ?:-]

Wärmeaufnahme : schwarz -> gut ! (Absorbtion=1)

Wärmeabgabe: - Farbe egal - Material und Fläche ist entscheidend - hierbei spielt auch die Wärmeengieleitfähigkeit mit rein.... (muss ja nun mal was nachgeliefert werden wenn was abgestrahlt wurde...)

Die Gretchenfrage ist:

Nimmt ein schwarzer Motor die reflektierte Strahlungswärme von sich selbst nach der Reflektion wieder auf ?

Wohl erst wenn der Motorwärmeenergiegehalt unter der Strahlungsenergie der Reflektion liegt, aber im Prinzip dürfte er doch langsamer abkühlen - oder ?

Fragen über Fragen....

:)

[Timm]

@harmit:
Ja, tut mir leid. Jetzt hast Du Dein bestgehütetes Geheimnis aber selbst verraten :-P