Wärmeabsorption durch Gase--->Erwärmung?

Stivan · Anmeldungsdatum: 07.10.2010 Beiträge: 5

Meine Frage:
Hi,
sitze gerade an meiner Staatsexamensarbeit über "Absorption thermischer Strahlung durch atmosphärische Gase" und stehe vor einem Problem, das ich mir beim besten Willen nicht erklären kann...hoffentlich könnt ihr mir helfen. Also, das ganze soll ein Schulversuch werden: ein keramischer Strahler dient als Wärmequelle (emittiert im Bereich von 2 bis 20 Mikrometer) und eine Thermosäule als Detektor der Strahlungsleistung. Nun befindet sich dazwischen ein Messrohr, in welches ich verschiedene Gase einströmen lassen kann, um deren Absorptionseigenschaften zu untersuchen. Klar, im Prinzip gehts hier um den Treibhauseffekt und man soll erkennen, dass N2, O2 und Argon nicht absorbieren, während CO2, CH4, N2O und Luft unterschiedliche starke Absorption zeigen. Die aufgenommenen Strahlungsleistungswerte spiegeln das auch gut wieder.
Jetzt das Problem: Ein zusätzlicher Temperaturfühler im Innern des Messrohrs soll demonstrieren, dass sich durch die Absorption der Infrarotstrahlung das Gas erwärmt. Das lässt sich bei Kohlendioxid auch noch ganz gut sehen, aber bei Methan sinkt die Temperatur trotz sehr hoher Absorption! Woran kann das liegen? Wo geht die Energie hin? Entstehen eventuell neue chemische Bindungen? Auch wenn ich über lange Zeit messe (15 Minuten) verändert sich nichts. Und noch was: wenn ich Argon einfülle, was ja definitiv nicht durch infrarote Strahlung beeinflusst wird, erhöht sich die Temperatur um 2 Grad, sogar auf einen höheren Wert als mit Kohlendioxid!
Dass der Temperaturfühler auch wirklich durch Berührung misst, habe ich überprüft, indem ich eine starke Lampe (500W) auf ihn gerichtet habe, es war kein Ausschlag zu beobachten. Erst als sich die Luft um ihn erwärmt hatte.
Kann mir jemand weiterhelfen? Danke schonmal für Antworten;)

Meine Ideen:
Habe leider keine weiteren Ideen als oben schon beschrieben;(

magician4 · Anmeldungsdatum: 03.06.2010 Beiträge: 914

ist dein messfuehler abgeschattet (und wenn ja , wie?)
das ganze riecht naemlich sehr danach, als wenn sich dein primaer in der strahlung aufgeheizter messfuehler in den einzelnen gasen halt unterschiedlich gut abkuehlt, und das waere dann naemlich ueber den molekuelbau / die symetrieklasse /die anregbaren freiheitsgrade mit deinen beobachtungen konsistent..

--> die meisten dieser experimente kranken naemlich daran, dass der eigentliche messaufbau inkorrekt ist und du den nackten horror rausbekommst...

...was ja wohl auch so beabsichtigt ist...

.. denn sonst wuerde rauskommen dass diese ganze CO2 -hype voellige breitenverar*** ist: CO2 ist eben kein relevantes "klimagas" so wie es die medien gerne haetten.

( etwas theorie dazu: http://uploader.wuerzburg.de/mm-physik/klima/artefact.htm )

gruss

ingo

Stivan · Anmeldungsdatum: 07.10.2010 Beiträge: 5

Danke erstmal für die schnelle Antwort;)
Also, der Temperaturfühler ist ein NiCr-Ni-Fühler und wird einfach über eine abgedichtete Öffnung in das Rohr eingeführt. Die Spitze ist dann mittig im Rohr und nicht abgeschattet.
Leider verstehe ich deine Idee nicht ganz: dadurch, dass ich immer 5 Minuten lang mit einem Gas messe, dürfte das doch nichts mit der Abkühlgeschwindigkeit zu tun haben oder?
Könnte es nicht sein, dass die Gase aufgrund ihrer unterschiedlichen spezifischen Wärmekapazität unterschiedlich stark Wärme an das Aluminiumrohr abgeben? (Nur so ne Idee).
Du hast bestimmt recht, dass der von mir gemessene Temperaturverlauf nicht wirklich was mit der Klimarelevanz der Gase zu tun hat...wird aber in vielen Experimenten so verkauft;(
Meinst du, mit zusätzlicher Abschattung würde sich etwas ändern? Könnte ich mal probieren!
Habe mal meine Messung mit allen Gasen angehängt...

Danke für Antworten!

magician4 · Anmeldungsdatum: 03.06.2010 Beiträge: 914

DrStupid · Anmeldungsdatum: 07.10.2009 Beiträge: 5044

Stivan · Anmeldungsdatum: 07.10.2010 Beiträge: 5

Ok ok, ich habe schon verstanden, dass die von mir gemessene Temperatur nichts über die Erwärmung des Gases aussagt, habe auch wirklich nicht vor es als solches zu verkaufen...eben deshalb poste ich hier. Ich habe mein Experiment nach Vorlagen aufgebaut, zb vertreibt Leybold ziemlich die gleiche Vorrichtung, da wird aber nur mit CO2 gemessen und die Temperaturerhöhung durch die stärkere Absorption erklärt...was natürlich gut ins Bild passen würde. Klar, sehr blöd von mir, das so hinzunehmen...wenn man die Einflüsse bedenkt, die da noch so eine Rolle spielen...spätestens nach meinen Messungen wurds mir auch klar.
Macht es dann überhaupt Sinn die Temperatur zu messen? Würden die Wärmeleitfähigkeit, Dichte usw nicht immer unbrauchbares liefern?
@drstupid: wieso könnte ich den Temperaturfühler nicht durch einen Schirm im Innern der Messröhre (so dass immernoch genug Strahlung durch das Rohr kommt) abschatten? Irgendwas infrarot-reflektierendes?

Nur um das nochmal klarzustellen: in erster Linie geht es bei dem Versuch ja um die Demonstration der unterschiedlichen Absorptionseigenschaften der Gase, was ja wohl deutlich zu sehen ist. Dass eine größere Absorption jedoch eine Erwärmung des Gases zur Folge hat, kann aus dem Exp so nicht gefolgert werden.

Vlt habt ihr ja noch Vorschläge, wie man das Experiment verbessern könnte? Danke schonmal;)

magician4 · Anmeldungsdatum: 03.06.2010 Beiträge: 914

Stivan · Anmeldungsdatum: 07.10.2010 Beiträge: 5

Hi,
sorry, aber wieso soll mein Experiment jetzt nicht mal mehr das unterschiedliche Absorptionsverhalten offenbaren? Damit meine ich, dass ja nach Gas eine unterschiedlich große Strahlungsleistung detektiert wird (schwarze Kurve)...damit kann doch durchaus vermutet werden, welches jetzt Treibhauswirksamkeit besitzt und welches nicht, oder? Nur das mit der Temperatur stellt sich schwieriger dar...und macht so wenig Sinn.
Ok, also Lambert-Beer...das hängt aber doch auch nur vom Absorptionskoeffizient, der Konzentration des Gases und der Weglänge ab...und die Weglänge und die Konzentration ist bei mir doch immer gleich, oder? Es wird ja immer ein Liter bei Umgebungsdruck gespült bis voll ist.
Verstehe ich das richtig? Wenn ich es schaffe, den Temperaturfühler von der Infrarotstrahlung abzuschirmen, würde ich das richtige messen? Also die Temperatur des gases? Im Gas gibt es doch einen Temperaturgradienten, der ja auch wieder mit Lambert-Beer koppelt oder?
Danke, für den Vorschlag mit dem anderen Exp, aber leider fehlt mir die Zeit dazu, ich soll laut Prof diesen Versuchsaufbau mit einer Röhre behandeln;(
Wäre für weitere Anregungen sehr dankbar;) Grüße!

Stivan · Anmeldungsdatum: 07.10.2010 Beiträge: 5

Hey, habe gerade nochmal n bisle rumexperimentiert....also der Temperaturfühler wird definitv nicht von der Infrarotstrahlung beeinflusst: habe ihn im gleichen Abstand wie mit Rohr vor den Strahler gehalten, dann abgeschattet, keine Veränderung erkennbar. Das widerspricht doch euren Ansätzen oder nicht?
Außerdem messe ich im vorderen und hinteren Teil des Rohres die gleiche Temperatur...
Wie passt das alles zusammen? Hiiiilfeeee

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Gehört sicher nicht zum Thema; erinnert mich nur an wochenlange, wolkenverhangene arschkalte Zeiten im letzen Winter und Frühjahr: Wo blieb nur das gottverdammte klimaerwärmende CO2? Laienhafte Konsequenz: Bessere Winterklamotten kaufen (Kreislauf) und nicht auf die Energieabrechnung gucken (Blutdruck). smile

Ein angenehmes = sonniges*) Wochenende!

*) Da war doch mal was? grübelnd

magician4 · Anmeldungsdatum: 03.06.2010 Beiträge: 914