nRT pV

(1)

1

19d Wärme

(2)

Zusammenfassung

f i

V nRT V W

nRT pV

= ln

⇒

Ideales Gas =

isotherme Zustandsänderung thermische Leitfähigkeit

x T A T

t k

Q

_h _c

tc

Δ

= − Δ Δ

Wärmetransport

Konvektion

Wärme +ruhende Materie

Wärme+Materie

Wärme ohne Materie 2

1 1 2 2

2 1

1

V

V p V p

p V

p = ⇔ =

Boylesches Gesetz

Temperatur Konstant

2 1 2 1 2

2 1 1

T T V V V

T V

T = ⇔ =

Gesetz von Charles

1 2 1 2 2

2 1

1

T T p const p

p T p

T = = ⇔ =

Gesetz von Gay-Lussac

Gesetz von Avogadro

2 2

2 2 1

1 1

1

const

T n

V p T

n V

p = =

( 0 e 1 )

t Emissivitä :

e

K m 10 W 67 . 5

Gleichung Boltzmann

- Stefan

4 2 8

4

<

⋅

= Δ = Δ

− SB

SB

AT t e

Q

σ

Strahlungstransport

K m 2898

max

T = b

_λ

, b

_λ

= µ ⋅

Wiensche Verschiebungsgesetz λ

(3)

3

Solarkonstante

m² 1360 W m

s

1360 J

₂

=

= ⋅ S

c

Solarkonstante Energiefluss der Sonne pro

Sekunde pro Quadratmeter

Winkelabhängigkeit

75 . 0

äre Erdatmosph der

on Transmissi maximale

cos

≈

Θ Δ =

Δ

Erde c Erde

S eA t

Q

τ τ

gleicher

Θ

Energiefluss ABER auf größere Fläche

(4)

Wie warm ist es auf der Erdoberfläche?

Sonne ist schwarzer Strahler

Wiensches Verschiebungsgesetz

4 2

1

4

_Sonne _Sonne

Sonne

Sonne Sonne

T R

P

T A

P

Sonne

⋅

=

⇓

⋅

=

π σ

σ ε

ε

( )

C) (20 K 293

K km 6000

10 150

km 10

695 0.95

4 1

4 1 4

4 4

2

6 3 95 . 0

4 4

2 2

4 4

2 2

, ,

°

=

⎟⎟ ⎠

⎜⎜ ⎞

⎝

⎛

⋅

= ⋅

⇓

=

⋅

=

−

Erde Erde

Sonne Sonne

Erde Sonne Erde

Erde

Erde Erde

Sonne Sonne

Erde Sonne

Erde Emi Erde

Abs

T T

R T T R

T R T

R

P P

εErde

ε

Strahlungsgleichgewicht zwischen Emission und Absorption

Abgestrahlte Leistung der Sonne

4 ,

2 2

,

4

Erde Erde

Emi

Sonne Erde

Erde Sonne

Erde Abs

T A

P

R P R

P

⋅

=

−

σ ε

π π

Absorption der Erde

Emission der Erde

tatsächliche Durchschnittstemperatur 16 °C

(5)

5

Struktur der Erdatmosphäre

Temperaturverlauf

Strahlungseintrag der Sonne

Temperatur und

Zusammensetzung ändern sich in der Erdatmosphäre mit der

Höhe und führen zu einer

Strukturierung der Atmosphäre

(6)

Struktur der Erdatmosphäre

Troposphäre

Bereich bis 10 km Höhe

Erwärmung erfolgt durch Infrarotlicht von Oberflächen und Konvektion

Temperatur fällt mit der Höhe

(7)

7

Struktur der Erdatmosphäre

Stratosphäre

10 bis 80 km

Erwärmung durch Absorption von ultraviolettem Sonnenlicht

Temperatur steigt mit Höhe im unteren Teil und fällt wieder im oberen Teil

Druck ist so gering, dass Konvektion keine

Rolle mehr spielt

(8)

Struktur der Erdatmosphäre

Thermosphäre

Bereich bis 115 km

Temperatur steigt mit der Höhe wieder an

Röntgenstrahlen und ultraviolettes Licht von

der Sonne erwärmt und ionisiert das Gas

(9)

9

Struktur der Erdatmosphäre

Exosphäre

Bereich ab 110 km

Temperatur steigt mit der Höhe

Gase können ins Weltall entweichen

Röntgenstrahlung und ultraviolettes Licht

erwärmt das Gas in diesem Bereich

(10)

10

Thermographie

Nach Durchtrennung des sympathischen

Nervensystems kommt zu einer charakteristischen Überempfindlichkeit der Hautgefäße

Messung der Hauttemperatur mittels Infrarot-

(11)

11

Thermographie im Tierreich

vor dem Sonnenbad nach dem Sonnenbad

(12)

Geisterstunde

Typisch!

18.3 °C

15.0 °C

12.8 °C

starker

Temperaturabfall

(13)

13

Geisterstunde

Haunted Gallery im Hampton Court Palace nahe London

Gemälde von Catherine Howard

Fünfte Frau von Heinrich dem VIII von England am 13 Februar 1542 auf Veranlassung

Heinrich VIII hingerichtet

Besucher des Raumes in dem das Gemälde ausgestellt wird berichteten davon, Schreie gehört oder Erscheinungen gesehen zu haben

Mögliche physikalische Erklärung:

Unerwarteter lokaler Temperatursturz (mehrere °C) hervorgerufen durch verborgene Türen.

Eigene Erfahrung:

Temperaturempfindung geht weniger über die Temperatur selbst als über die Temperaturänderung.

...und ein bisschen Verklärung ist wahrscheinlich auch dabei