Was ist Emissionsgrad – Emissionsgrad von Materialien – Definition

Emissionsvermögen

Das Emissionsvermögen & epsi; der Oberfläche eines Materials ist seine Wirksamkeit beim Emittieren von Energie als Wärmestrahlung und variiert zwischen 0,0 und 1,0.

Per Definition hat ein Schwarzkörper im thermischen Gleichgewicht einen Emissionsgrad von ε = 1,0 . Echte Objekte strahlen nicht so viel Wärme aus wie ein perfekter schwarzer Körper. Sie strahlen weniger Wärme aus als ein schwarzer Körper und werden daher als graue Körper bezeichnet. Um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass reale Objekte graue Körper sind, muss das Stefan-Boltzmann-Gesetz den Emissionsgrad einschließen . Der Emissionsgrad ist quantitativ das Verhältnis der Wärmestrahlung von einer Oberfläche zur Strahlung von einer idealen schwarzen Oberfläche bei der gleichen Temperatur wie nach dem Stefan-Boltzmann-Gesetz. Das Emissionsvermögen ist einfach ein Faktor, mit dem wir die Wärmeübertragung des schwarzen Körpers multiplizieren, um zu berücksichtigen, dass der schwarze Körper der Idealfall ist.

Die Oberfläche eines schwarzen Körpers sendet bei Raumtemperatur (25 ° C, 298,15 K) Wärmestrahlung mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 448 Watt pro Quadratmeter aus. Reale Objekte mit einem Emissionsgrad von weniger als 1,0 (z. B. Kupferdraht) senden Strahlung mit entsprechend geringeren Raten aus (z. B. 448 x 0,03 = 13,4 W / m ² ). Das Emissionsvermögen spielt eine wichtige Rolle bei Wärmeübertragungsproblemen. Sonnenkollektoren enthalten zum Beispiel selektive Oberflächen mit sehr niedrigen Emissionsgraden. Diese Kollektoren verschwenden nur sehr wenig Sonnenenergie durch die Emission von Wärmestrahlung.

Eine weitere wichtige Strahlungseigenschaft einer Oberfläche ist ihre  Absorptionsfähigkeit ,  α , der der Anteil der Strahlungsenergie , die auf einer Oberfläche ist , die von der Oberfläche absorbiert wird. Der Wert des Absorptionsvermögens liegt wie das Emissionsvermögen im Bereich von 0 <α <1.

Das Absorptionsvermögen  und das  Emissionsvermögen  sind im Allgemeinen  durch das  Kirchhoffsche Strahlungsgesetz miteinander verbunden , das besagt:

Für einen beliebigen Körper, der Wärmestrahlung im thermodynamischen Gleichgewicht emittiert und absorbiert, ist das Emissionsvermögen gleich dem Absorptionsvermögen.

Emissionsvermögen & epsi; = Absorptionsvermögen & alpha ;.

Beachten Sie, dass die sichtbare Strahlung ein sehr schmales Band des Spektrums von 0,4 bis 0,76 nm einnimmt. Aufgrund visueller Beobachtungen können wir keine Beurteilung der Schwärze einer Oberfläche vornehmen. Betrachten Sie beispielsweise weißes Papier, das sichtbares Licht reflektiert und somit weiß erscheint. Andererseits ist es für Infrarotstrahlung ( Absorptionsvermögen α = 0,94 ) im wesentlichen schwarz, da sie langwellige Strahlung stark absorbieren.