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mafbo
Anmeldungsdatum: 26.08.2010
Beiträge: 9
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 mafbo Verfasst am: 26. Aug 2010 20:06 Titel: Thermosäule: Spannung in Leistung |
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Hallo zusammen,
ich möchte für einen Versuch die Momentanstrahlungsleistung bzw. Intensität der Sonne in Erdnähe untersuchen. Dafür verwende ich eine Thermosäle, die ja der Erfasung der Wärmestrahlung dient.
Nebenbei gefragt, da das Strahlungsmaximum der Sonne im sichtbaren bis UV-Bereich des Elektromagn. Spektrums liegt, ist dies denn trotzdem gut mit einer Thermosäule erfassbar? (eig. falsches Forum für diese Frage)
Und nun zu meiner eigentlichen Frage. An der Thermosäule kann ich ja eine Spannung abmessen. Nur möchte ich die ja in eine Leistung umrechnen.
Mir ist sowohl die Formel für die Leistung in einem geschlossenen Stromkreis als auch der Ohm'sche Widerstand bekannt.
Jedoch liegt nun beides nicht direkt vor. Natürlich hat das Kabel beispielsweise von der Thermosäule zum Messgerät einen Widerstand, aber der ist nun rel. vernachlässigbar, oder?
Wie kann ich denn nun die Leistung bestimmen? brauche ich zwingend einen elektr. Verbraucher, um einen Stromkreis zu erzeugen und schließlich dessen leistung messen oder gibt es eine andere Möglichkeit?
Vielen Dank schon mal im voraus,
mafbo |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 27. Aug 2010 00:56 Titel: |
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Einverstanden, eine Thermosäule erfasst zwar einen ziemlich weiten Spektralbereich, inklusive Wärmestrahlung und sichtbares Licht, aber ich würde, wie du schon gesagt hast, nicht erwarten, dass sie auch auf UV-Licht noch gut anspricht.
Sie wird also nicht komplett alle Strahlungsintensität messen, die von der Sonne kommt. Aber weil ihr Spektralbereich schon mal so weit ist, misst sie schonmal prima einen ziemlich großen Teil davon, so dass die so erhaltenen Messwerte schonmal ziemlich brauchbar sein werden.
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Die Spannung, die die Thermosäule ausgibt, ist eine Thermospannung, sie ist also ein Maß dafür, wie groß der Temperaturunterschied zwischen der sonnenbestrahlten schwarzen Fläche und der nicht bestrahlten Rückseite ist. Und je mehr Strahlungsleistung da ankommt, desto größer wird dieser Temperaturunterschied sein.
Wird diese Spannung also größer, dann zeigt das an, dass auch die ankommende Strahlung intensiver ist.
Wieviel Spannung dabei welcher Strahlungsleistung entspricht, das würde ich nicht versuchen auszurechnen, sondern der Kalibrierung des Gerätes entnehmen. Also entweder zum Beispiel dem Datenblatt deiner Thermosäule, das dir sagen könnte, wieviel Spannung welcher Strahlungsintensität entspricht (und eventuell, welche Messbedingungen dabei eingehalten sein müssen, vielleicht zum Beispiel ein bestimmter Umgebungstemperaturbereich oder so?).
Oder du entnimmst diese Information einer selbst durchgeführten Kalibriermessung, bei der du mit Quellen bekannter Strahlungsintensitäten auf das Messgerät draufstrahlst und schaust, welche Spannungen das Gerät dabei anzeigt und ausgibt.
Verwechsle übrigens nicht die Strahlungs-Leistung (das ist die Leistung des eingestrahlten Lichtes) mit irgendeiner elektrischen Leistung in einem Stromkreis. Zweiteres hat mit dieser Anwendung erstmal überhaupt nichts zu tun. |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 27. Aug 2010 01:16 Titel: |
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Hallo Markus!
| Zitat: | | Die Spannung, die die Thermosäule ausgibt, ist eine Thermospannung, sie ist also ein Maß dafür, wie groß der Temperaturunterschied zwischen der sonnenbestrahlten schwarzen Fläche und der nicht bestrahlten Rückseite ist. |
Da muß aber doch irgendeine definierte Abkühlung an der erhitzten Fläche sein, damit P ~ Delta T wird? 
mfG
Zuletzt bearbeitet von franz am 27. Aug 2010 09:17, insgesamt einmal bearbeitet |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 27. Aug 2010 01:50 Titel: |
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Das könnte zum Beispiel die Rolle der Umgebungstemperatur bei der Messung sein, die ich oben ein bisschen angedeutet habe. Das steht dann entweder auf dem Datenblatt mit drauf, oder man achtet drauf, dass sich so etwas im Vergleich zur Kalibriermessung nicht wesentlich ändert. |
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mafbo
Anmeldungsdatum: 26.08.2010
Beiträge: 9
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| mafbo Verfasst am: 28. Aug 2010 20:40 Titel: |
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Vielen Dank schon mal, jetzt weiß ich, dass mir die elektrische Leistung im Stromkreis nicht weiterhilft. (Wie ich vermutet habe )
Mir war klar, dass die Strahlungsleistung eine andere ist als die elektrische, aber eigentlich geht es doch um die vorhandene Energie, die später in elektrische umgewandelt wird, oder?
jedoch könnte eigentlich die erzeugte Spannung auch in einen Stromkreis eingebunden werden, oder? Mir ist klar, dass mich das nicht weiterbringt bei meinem Versuch, aber die Frage habe ich mir trotzdem gestellt.
Jetzt muss ich mal schauen, ob ich eine Kalibrierung finde, oder diese vll selbst vornehmen muss.
Mir ist klar, dass ein Pyranometer/Albedometer ebenso funktioniert wie eine Thermosäule, diese muss dann aber auch zunächst kalibriert werden, um die Strahlungsleistung zu ermitteln, oder? |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 29. Aug 2010 04:54 Titel: |
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| mafbo hat Folgendes geschrieben: |
Mir war klar, dass die Strahlungsleistung eine andere ist als die elektrische, aber eigentlich geht es doch um die vorhandene Energie, die später in elektrische umgewandelt wird, oder?
jedoch könnte eigentlich die erzeugte Spannung auch in einen Stromkreis eingebunden werden, oder? |
Natürlich könnte man mit der erhaltenen Spannung versuchen, einen Stromkreis zu betreiben und da zum Beispiel an einem Widerstand Energie zu verbraten. Aber das möchte man ja nicht, wenn man aus Sonnenlicht Wärmeenergie machen möchte, nimmt man viel effizienter gleich direkt eine Solarthermieapparatur, ganz ohne Umweg über Elektrizität.
Hinter der Spannung, die aus dem Messgerät rauskommt, steckt nicht viel Energie, denn die Spannung ist ja auch nur zum Messen gedacht und nicht als Energieweitergabemechanismus.
Nochmal kurz zusammengefasst: Die Strahlungsleistung macht im Gerät eine Temperaturdifferenz, und daraus wird eine Spannung gemacht, und die kann man direkt messen. Ganz ohne irgendwelche elektrischen Energieverbrauch oder so.
| mafbo hat Folgendes geschrieben: |
Mir ist klar, dass ein Pyranometer/Albedometer ebenso funktioniert wie eine Thermosäule |
Ich würde sogar sagen, in Pyranometern und Albedometern stecken schlicht auch Thermosäulen drin. |
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mafbo
Anmeldungsdatum: 26.08.2010
Beiträge: 9
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| mafbo Verfasst am: 29. Aug 2010 14:54 Titel: |
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| dermarkus hat Folgendes geschrieben: |
Hinter der Spannung, die aus dem Messgerät rauskommt, steckt nicht viel Energie, denn die Spannung ist ja auch nur zum Messen gedacht und nicht als Energieweitergabemechanismus.
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Das ist mir klar gewesen^^ war ja nur eine rein theoretische Frage.
| dermarkus hat Folgendes geschrieben: |
Ich würde sogar sagen, in Pyranometern und Albedometern stecken schlicht auch Thermosäulen drin. |
Ja, aber ich hab deswegen gefragt, weil diese ja im Gegensatz zur reinen Thermosäule ja eine Leistung, die Globalstrahlung in dem Fall, liefern.
Und ich meinte eben, dass in einem Pyranometer die an der Thermosäule gemessene Spannung noch umgerechnet wird, oder?
Das Problem ist, dass ich keine Kalibrierung der Thermosäule habe. jetzt muss ich mich um eine Alternative bemühen, oder eben versuchen, selbst eine Kalibrierung vorzunehmen.
Pyranometer sind nur übermäßig teuer. |
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dermarkus
Administrator
Anmeldungsdatum: 12.01.2006
Beiträge: 14788
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| dermarkus Verfasst am: 30. Aug 2010 01:44 Titel: |
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| mafbo hat Folgendes geschrieben: |
| dermarkus hat Folgendes geschrieben: |
Ich würde sogar sagen, in Pyranometern und Albedometern stecken schlicht auch Thermosäulen drin. |
Ja, aber ich hab deswegen gefragt, weil diese ja im Gegensatz zur reinen Thermosäule ja eine Leistung, die Globalstrahlung in dem Fall, liefern.
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So würde ich das nicht sagen. Die messen alle eine Leistung, aber was rauskommt, ist eine Spannung, die dann auf eine Anzeige gegeben wird. Und diese Spannung ist dann ein Maß für die Strahlungsleistung, die auf das jeweilige Gerät auftrifft.
| Zitat: |
Und ich meinte eben, dass in einem Pyranometer die an der Thermosäule gemessene Spannung noch umgerechnet wird, oder?
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Natürlich kann man bei entsprechend kalibriertem Gerät an so eine Skala Leistungen dranschreiben anstatt nur Spannungen. Ob das aber wirklich von der Art dieser Geräte abhängt, weiß ich nicht. Vielleicht macht sich ein Hersteller bei tendentiell teureren Geräten eher mal die Mühe, so eine Anzeige gleich fertig kalibriert für bestimmte Messungen darzustellen, oder liefert irgendwelche Standardgeräte (-Lampen ?) zum schnellen Selberkalibrieren mit. Oder es ist gerade andersherum, dass Käufer teurerer Geräte normalerweise sowieso schon selbst entsprechende Geräte haben, mit denen sie Kalibrierungen so genau durchführen können, wie sie das für ihre Zwecke brauchen. |
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