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.

5. Test

Wärmestrahlung und Stefan-Boltzmann online üben

Test 5 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

Was ist die Nettostrahlung zwischen einem Körper und seiner Umgebung?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Die abgestrahlte Leistung minus der aufgenommenen Strahlungsleistung.

  1. Strahlungsgröße bestimmen: Ordne Temperatur, Fläche, Emissionsgrad, Wellenlänge, Leistung und Umgebung richtig zu.
  2. Strahlungsgesetz anwenden: Ein Körper kann gleichzeitig abstrahlen und Strahlung aufnehmen; die Differenz bestimmt den Nettoenergiefluss.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Die abgestrahlte Leistung minus der aufgenommenen Strahlungsleistung. Kontrolliere Kelvin, Einheiten, vierte Potenz, Emissionsgrad und Größenordnung.

Ein Körper kann gleichzeitig abstrahlen und Strahlung aufnehmen; die Differenz bestimmt den Nettoenergiefluss.

2. FrageMultiple Choice

Wann befindet sich ein Körper im Strahlungsgleichgewicht?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Wenn aufgenommene und abgegebene Strahlungsleistung gleich groß sind.

  1. Strahlungsgröße bestimmen: Ordne Temperatur, Fläche, Emissionsgrad, Wellenlänge, Leistung und Umgebung richtig zu.
  2. Strahlungsgesetz anwenden: Dann ändert sich seine Energie durch Strahlung im Mittel nicht.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Wenn aufgenommene und abgegebene Strahlungsleistung gleich groß sind. Kontrolliere Kelvin, Einheiten, vierte Potenz, Emissionsgrad und Größenordnung.

Dann ändert sich seine Energie durch Strahlung im Mittel nicht.

3. FrageMultiple Choice

Warum spielt die Oberfläche bei der Strahlungsbilanz eine wichtige Rolle?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Fläche und Emissions- beziehungsweise Absorptionsgrad bestimmen die ausgetauschte Leistung.

  1. Strahlungsgröße bestimmen: Ordne Temperatur, Fläche, Emissionsgrad, Wellenlänge, Leistung und Umgebung richtig zu.
  2. Strahlungsgesetz anwenden: Zwei Körper gleicher Temperatur können wegen unterschiedlicher Oberflächen unterschiedlich stark strahlen.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Fläche und Emissions- beziehungsweise Absorptionsgrad bestimmen die ausgetauschte Leistung. Kontrolliere Kelvin, Einheiten, vierte Potenz, Emissionsgrad und Größenordnung.

Zwei Körper gleicher Temperatur können wegen unterschiedlicher Oberflächen unterschiedlich stark strahlen.

4. FrageMultiple Choice

Was beschreibt die Nettostrahlungsleistung näherungsweise zwischen zwei großen Flächen?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Sie hängt von ε, σ, A und der Differenz der vierten Potenzen der Temperaturen ab.

  1. Strahlungsgröße bestimmen: Ordne Temperatur, Fläche, Emissionsgrad, Wellenlänge, Leistung und Umgebung richtig zu.
  2. Strahlungsgesetz anwenden: Für geeignete gleiche Oberflächen gilt P_net ≈ εσA(T₁⁴ − T₂⁴).
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Sie hängt von ε, σ, A und der Differenz der vierten Potenzen der Temperaturen ab. Kontrolliere Kelvin, Einheiten, vierte Potenz, Emissionsgrad und Größenordnung.

Für geeignete gleiche Oberflächen gilt P_net ≈ εσA(T₁⁴ − T₂⁴).

5. FrageMultiple Choice

Warum kann ein Körper trotz konstanter Temperatur Strahlung aussenden?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Weil gleichzeitig gleich viel Energie aufgenommen werden kann.

  1. Strahlungsgröße bestimmen: Ordne Temperatur, Fläche, Emissionsgrad, Wellenlänge, Leistung und Umgebung richtig zu.
  2. Strahlungsgesetz anwenden: Konstante Temperatur bedeutet nicht null Strahlung, sondern oft eine ausgeglichene Energiebilanz.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Weil gleichzeitig gleich viel Energie aufgenommen werden kann. Kontrolliere Kelvin, Einheiten, vierte Potenz, Emissionsgrad und Größenordnung.

Konstante Temperatur bedeutet nicht null Strahlung, sondern oft eine ausgeglichene Energiebilanz.

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.