Leslie Würfel

Schwebelein · Anmeldungsdatum: 08.04.2011 Beiträge: 14

Hallo, muss das Experiment "Leslie Würfel" erklären und kenn mich aber nicht ganz aus. Hoffe ihr könnt mir helfen..
Also, erste Frage: Warum emittieren die unterschiedlichen Seiten (weiß schwarz silber matt silber glänzend) unterschiedliche Wärmestrahlung? Woran liegt das?
Zweite Frage: Sagen wir mal, dass das Wasser im Würfel 80Grad Celsius beträgt. Was genau wird von den Würfelseiten aufgenommen? Temperatur, die dann in Form elektromagnetischer Strahlung abgegeben wird? Stimmt das?
Vielen Dank im Voraus, lg

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Magst du mal selber erzählen, wie weit du bisher mit den Materialien, die du dir für die Versuchsvorbereitung zusammengesucht und durchgearbeitet hast, bisher schon selbst Antworten auf solche Fragen erarbeiten konntest? Nimm dabei auch gerne Tipps wie die folgenden mit zur Hilfe:

Schwebelein · Anmeldungsdatum: 08.04.2011 Beiträge: 14

den versuch hab ich schon durchgeführt. materialien wie gesagt der leslie würfel mit schwarz-matt, weiß, silber-matt und silber-glänzenden seite. thermosäulen, die die spannung messen und thermosensor im würfel, der die momentane temperatur misst. begonnen wird bei einer temperatur von 80grad celsius, jede seite wird 15mal gemessen. 2 durchläufe werden gemacht.

die größte spannung finde ich bei der schwarzen-matten seite, gefolgt von weiß, dann silber-matt und silber-glänzend.

ok, also jeder körper kann wärme aufnehmen und abgeben. emittiert wird wärmestrahlung=thermische strahlung als infrarote strahlung (ist also kurzstrahlig). je höher die temperatur ist, desto mehr wärmestrahlung wird aufgenommen und wieder emittiert. weiters hängt es von der oberfläche ab, wieviel wärme aufgenommen/abgegeben wird.
Formel kann ich nur in Bezug auf einen schwarzen Körper wiedergeben und zwar nach dem Boltzmann-Gesetz: P= ơ . A . T^4 dh. die Strahlungsleistung eines schwarzen Körpers ist also proportional zur vierten Potenz seiner absoluten Temperatur.
Meinst du diese Formel?
versteh trotzdem nicht warum die seiten unterschiedlich stark emittieren grübelnd

Schwebelein · Anmeldungsdatum: 08.04.2011 Beiträge: 14

P.. Leistung (wird von Thermosäule gemessen)
ơ..Boltzmann Konstante
T..Temperatur des Körpers
A..Fläche des Körpers

Was die Boltzmann Konstante aussagt bzw. was die genau aussagt, kann ich jedoch nicht wiedergeben..

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Schwebelein · Anmeldungsdatum: 08.04.2011 Beiträge: 14

P= ℇ(T) . ơ . A . T^4

ℇ(T) .. ist der Emissionsgrad, welcher materialabhängig ist. Aber wie kann der Emissiongrad in Abhängigkeit von der Wellenlänge stehen? hm..komm irgendwie nicht ganz drauf

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Emissionsgrad ist das Stichwort, auf das ich hinauswollte smile

In den Formen der Formel, die ich kenne, hängt der erstmal in guter Näherung nicht von der Temperatur oder von der Wellenlänge ab.

Magst du mal versuchen, ausführlich nachzulesen und zu erzählen, was dieser Emissiongrad

macht und ist?

Und was er mit den Ergebnissen der Messungen zu tun hat, die du gemacht hast?

Schwebelein · Anmeldungsdatum: 08.04.2011 Beiträge: 14

also der emissionsgrad gibt mal an, wieviel Strahlung der körper im vergleich zu einem schwarzen körper abgibt.

ich stoße immer wieder auf den begriff grauer körper..kann man den leslie würfel denn als grauen körper bezeichnen? grauer körper wär ja ein körper,

Schwebelein · Anmeldungsdatum: 08.04.2011 Beiträge: 14

muss morgen mein protokoll abgeben, komm aber einfach nicht drauf! Hammer

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Schwebelein · Anmeldungsdatum: 08.04.2011 Beiträge: 14

mhm, es geht um den emissionsgrad. aber ich versteh eben auf physikalischer ebene nicht, warum eine zB silber matte seite einen anderen emissionsgrad hat als eine silber glänzende fläche..wodurch kommt das zustande?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Na, ein Aspekt der Sache ist ja erstmal für dich, diesen Emissionsgrad für die verschiedenen Oberflächen zu messen.

Dafür brauchst du bisher noch nicht im Detail zu wissen, welche physikalische Mechanismen dafür verantwortlich sein können, dass Oberflächen unterschiedlicher Farbe oder unterschiedlicher Rauigkeit einen unterschiedlichen Emissionsgrad haben.

Dass und um wie viel ein warmer schwarzer Gegenstand schneller abkühlt als ein dementsprechender warmer weißer Gegenstand, kann man ja auch erstmal einfach experimentell herausfinden.

Schwebelein · Anmeldungsdatum: 08.04.2011 Beiträge: 14

gemessen habe ich sie. du hast recht, muss jetzt eigentlich dies durch das experiment nur "sichtbar" machen. würde trotzdem gern mehr drüber erfahren. hast du da einen link für mich?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Was weißt du selbst bisher schon darüber? Hast du dir zum Beispiel einfach schon mal selbst überlegt, für was für Oberflächen du einen hohen Emissionsgrad erwarten würdest und für was für Flächen einen niedrigen?

Welche Gründe kannst du mit dem, was du bisher selbst schon verstanden hast, dafür selbst schon anführen?

(Auf der einen Seite scheinst du dir einen Link zum Nachlesen eines tiefen Verständnisses von der Sache zu wünschen, auf der anderen Seite kann ich aber bisher noch kaum erraten, was dein bisheriger Stand ist, bei dem du für das Verständnis solcher Dinge startest. Manche Teile solcher tieferen Verständnisinfos können sehr einfach sein, manche anderen Teile können sicher auch wahnsinnig tief in irgendwelche Details einsteigen. Da eben mal so einen Standardlink für dich aus dem Ärmel zu schütteln, geht also so gesehen nicht so ohne weiteres.)

Schwebelein · Anmeldungsdatum: 08.04.2011 Beiträge: 14

Metalle haben sowohl im sichtbaren Teil des Spektrums wie auch im IR ein hohes Reflexionsvermögen, dies erklärt das geringe Emissionsvermögen der Metalle. Die Tatsache, dass zwischen den Farben schwarz und weiß kein großer Unterschied im Emisionsvermögen besteht zeigt, dass die Farbe eines Körpers für die Wärmestrahlung im infraroten Wellenlängenbereich geringe Bedeutung hat. Schwarze Körper absorbieren sichtbares Licht, weiße Körpers können sichtbares Licht nicht absorbieren, sondern die Wellenlängen im sichtbaren Bereich nur reflektieren.

nun würde ich gerne wissen, warum zwischen glatten und rauen oberflächen ein unterschied besteht..?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Da scheinst du ja bereits einiges an Hintergründen dazu zusammengetragen zu haben smile

Schwebelein · Anmeldungsdatum: 08.04.2011 Beiträge: 14

ok ich nehme mal an, dass glatte flächen mehr wärme ausstrahlen als raue. ooook, also bei einer rauen fläche gibt es weniger effektive fläche, da sie sozusagen ja nicht überall gleich dick ist, deshalb nicht überall gleich viel wärme ausstrahlen kann. (gleich dick meine ich die "noppen", die eine raue fläche ausmachen).
wie klingt das?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Warum nimmst du das an, hast du dafür nicht Messwerte aus deinem Experiment vorliegen? Hast du da einen Vergleich zwischen rauen und glatten Flächen gleicher (oder ähnlicher) Farbe mit dabei? Wenn ja, wie ist der in deinem Experiment ausgefallen?

Schwebelein · Anmeldungsdatum: 08.04.2011 Beiträge: 14

nein, habe keine werte für raue flächen, hab nur:

silbermatt: T 62,02°C; U(mV) 0,2730
schwarz matt: T 61,85°C; U 2,7130
weiß matt: T 61,68°C; U 2,5100
silber glänzend: T 61,50°C; U 0,1060

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Dann such dir vielleicht mal Daten für den Vergleich von rauen und glatten Flächen gleicher Farbe und gleichen Materials. Und baue dann darauf deine Überlegungen zu rau/glatt auf.

Oder überleg einfach mal: was hat matt/glänzend mit rau/glatt zu tun?