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Wärmestrahlung und Emission verstehen

Jeder Körper oberhalb des absoluten Nullpunkts sendet Wärmestrahlung aus. Auf dieser Seite übst du schwarzen Körper, Emissionsgrad, Stefan-Boltzmann-Gesetz, Wiensches Verschiebungsgesetz und Strahlungsbilanz.

Die Aufgaben passen besonders zu Klasse 10–12 und verbinden Rechnungen mit Infrarotkameras, Thermoskannen, Sonne, Erde und technischen Oberflächen.

So löst du Aufgaben zur Wärmestrahlung

  1. Wandle Temperaturen in Kelvin um und bestimme Fläche sowie Emissionsgrad.
  2. Nutze P = εσAT⁴ für die Gesamtleistung und λ_max·T = b für das Spektralmaximum.
  3. Unterscheide Abstrahlung, Absorption und Netto-Strahlungsleistung.
  4. Prüfe vierte Potenz, Einheiten, Umgebungstemperatur und Größenordnung.

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10. Test

Wärmestrahlung und Stefan-Boltzmann online üben

Test 10 zu Wärmestrahlung, schwarzem Körper, Emissionsgrad und Strahlungsbilanz mit 5 Aufgaben und Lösungen.

Wähle eine Antwort. Achte auf Kelvin, T⁴, Emissionsgrad, Fläche, Wellenlänge, Leistung und Einheiten.

5 Fragen
0/5 Fragen0 %
Richtig 0
Falsch 0
Offen 5
1. FrageMultiple Choice

Ein Körper wird von 300 K auf 330 K erwärmt. Um welchen Faktor steigt seine Leistung ungefähr?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Etwa 1,46.

  1. Strahlungsgröße bestimmen: Ordne Temperatur, Fläche, Emissionsgrad, Wellenlänge, Leistung und Umgebung richtig zu.
  2. Strahlungsgesetz anwenden: P₂/P₁ = (330/300)⁴ = 1,1⁴ ≈ 1,46.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Etwa 1,46. Kontrolliere Kelvin, Einheiten, vierte Potenz, Emissionsgrad und Größenordnung.

P₂/P₁ = (330/300)⁴ = 1,1⁴ ≈ 1,46.

2. FrageMultiple Choice

Welche Wellenlänge gehört nach Wien ungefähr zu T = 5800 K? Nutze b = 2,9·10⁻³ m·K.

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Etwa 500 nm.

  1. Strahlungsgröße bestimmen: Ordne Temperatur, Fläche, Emissionsgrad, Wellenlänge, Leistung und Umgebung richtig zu.
  2. Strahlungsgesetz anwenden: λ_max = b/T ≈ 2,9·10⁻³/5800 m ≈ 5,0·10⁻⁷ m = 500 nm.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Etwa 500 nm. Kontrolliere Kelvin, Einheiten, vierte Potenz, Emissionsgrad und Größenordnung.

λ_max = b/T ≈ 2,9·10⁻³/5800 m ≈ 5,0·10⁻⁷ m = 500 nm.

3. FrageMultiple Choice

Eine Fläche verdoppelt sich bei gleicher Temperatur und gleichem Emissionsgrad. Was passiert mit der Strahlungsleistung?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Sie verdoppelt sich.

  1. Strahlungsgröße bestimmen: Ordne Temperatur, Fläche, Emissionsgrad, Wellenlänge, Leistung und Umgebung richtig zu.
  2. Strahlungsgesetz anwenden: Nach P = εσAT⁴ ist die Leistung direkt proportional zur Fläche.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Sie verdoppelt sich. Kontrolliere Kelvin, Einheiten, vierte Potenz, Emissionsgrad und Größenordnung.

Nach P = εσAT⁴ ist die Leistung direkt proportional zur Fläche.

4. FrageMultiple Choice

Warum darf man bei einer Strahlungsbilanz nicht nur die abgegebene Leistung betrachten?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Weil der Körper gleichzeitig Strahlung aus der Umgebung aufnimmt.

  1. Strahlungsgröße bestimmen: Ordne Temperatur, Fläche, Emissionsgrad, Wellenlänge, Leistung und Umgebung richtig zu.
  2. Strahlungsgesetz anwenden: Für die Temperaturänderung ist die Nettoleistung aus Abgabe und Aufnahme entscheidend.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Weil der Körper gleichzeitig Strahlung aus der Umgebung aufnimmt. Kontrolliere Kelvin, Einheiten, vierte Potenz, Emissionsgrad und Größenordnung.

Für die Temperaturänderung ist die Nettoleistung aus Abgabe und Aufnahme entscheidend.

5. FrageMultiple Choice

Wie löst man eine Aufgabe zu Wärmestrahlung systematisch?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Kelvin-Temperatur bestimmen, Emissionsgrad und Fläche einsetzen, Gesetz auswählen und Einheit prüfen.

  1. Strahlungsgröße bestimmen: Ordne Temperatur, Fläche, Emissionsgrad, Wellenlänge, Leistung und Umgebung richtig zu.
  2. Strahlungsgesetz anwenden: Stefan-Boltzmann liefert die Gesamtleistung, Wien die Maximalwellenlänge; bei Austausch muss die Umgebung berücksichtigt werden.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Kelvin-Temperatur bestimmen, Emissionsgrad und Fläche einsetzen, Gesetz auswählen und Einheit prüfen. Kontrolliere Kelvin, Einheiten, vierte Potenz, Emissionsgrad und Größenordnung.

Stefan-Boltzmann liefert die Gesamtleistung, Wien die Maximalwellenlänge; bei Austausch muss die Umgebung berücksichtigt werden.

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Wärmestrahlung FAQ

Was beschreibt das Stefan-Boltzmann-Gesetz?

Es beschreibt die abgestrahlte Leistung eines Körpers: P = εσAT⁴.

Warum muss die Temperatur in Kelvin eingesetzt werden?

Weil das Gesetz die absolute Temperatur und ihre vierte Potenz verwendet.

Gibt es Lösungen zu allen Aufgaben?

Ja. Jede Aufgabe enthält eine richtige Antwort, eine Erklärung und drei nachvollziehbare Lösungsschritte.