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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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Wärmestrahlung und Stefan-Boltzmann online üben

Test 6 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 schwarzer Körper mit gleicher Fläche wird von T auf 2T erwärmt. Wie verändert sich seine Leistung?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Sie steigt auf das 16-Fache.

  1. Strahlungsgröße bestimmen: Ordne Temperatur, Fläche, Emissionsgrad, Wellenlänge, Leistung und Umgebung richtig zu.
  2. Strahlungsgesetz anwenden: P₂/P₁ = (2T)⁴/T⁴ = 16.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Sie steigt auf das 16-Fache. Kontrolliere Kelvin, Einheiten, vierte Potenz, Emissionsgrad und Größenordnung.

P₂/P₁ = (2T)⁴/T⁴ = 16.

2. FrageMultiple Choice

Ein schwarzer Körper hat bei 300 K eine maximale Wellenlänge von ungefähr 9,7 µm. Was gilt ungefähr bei 600 K?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Das Maximum liegt bei etwa 4,8 µm.

  1. Strahlungsgröße bestimmen: Ordne Temperatur, Fläche, Emissionsgrad, Wellenlänge, Leistung und Umgebung richtig zu.
  2. Strahlungsgesetz anwenden: Nach Wien halbiert sich λ_max, wenn sich T verdoppelt.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Das Maximum liegt bei etwa 4,8 µm. Kontrolliere Kelvin, Einheiten, vierte Potenz, Emissionsgrad und Größenordnung.

Nach Wien halbiert sich λ_max, wenn sich T verdoppelt.

3. FrageMultiple Choice

Eine Oberfläche mit ε = 0,5 strahlt bei gleichen A und T wie viel im Vergleich zu ε = 1?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Die halbe Leistung.

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

Nach P = εσAT⁴ ist die Leistung direkt proportional zum Emissionsgrad.

4. FrageMultiple Choice

Warum liefert die Formel P = σAT⁴ bei 20 °C ohne Umrechnung ein falsches Ergebnis?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: 20 °C ist keine absolute Temperatur und muss in etwa 293 K umgerechnet werden.

  1. Strahlungsgröße bestimmen: Ordne Temperatur, Fläche, Emissionsgrad, Wellenlänge, Leistung und Umgebung richtig zu.
  2. Strahlungsgesetz anwenden: Die vierte Potenz macht den Unterschied zwischen Celsius und Kelvin besonders wichtig.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 20 °C ist keine absolute Temperatur und muss in etwa 293 K umgerechnet werden. Kontrolliere Kelvin, Einheiten, vierte Potenz, Emissionsgrad und Größenordnung.

Die vierte Potenz macht den Unterschied zwischen Celsius und Kelvin besonders wichtig.

5. FrageMultiple Choice

Welche Leistung strahlt ein schwarzer Körper mit A = 1 m² und T = 300 K ungefähr ab? Nutze σ ≈ 5,67·10⁻⁸ W/(m²K⁴).

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Etwa 459 W.

  1. Strahlungsgröße bestimmen: Ordne Temperatur, Fläche, Emissionsgrad, Wellenlänge, Leistung und Umgebung richtig zu.
  2. Strahlungsgesetz anwenden: P ≈ 5,67·10⁻⁸ · 1 · 300⁴ ≈ 459 W.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Etwa 459 W. Kontrolliere Kelvin, Einheiten, vierte Potenz, Emissionsgrad und Größenordnung.

P ≈ 5,67·10⁻⁸ · 1 · 300⁴ ≈ 459 W.

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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.