von Prof. Dr. Gerhard
Gerlich, geschäftsführender Leiter des Instituts für Mathematische
Physik an der
Technischeschen Universität
Braunschweig und Verfasser zweier Bücher über Prinzipien der
Tensorrechnung und mathematische
und statistische Grundlagen der Quantentheorie
"Mit Gas kann man keinen Wärmeschild aufbauen"
"Wir
simulieren die Einstrahlung der Sonne mit der elektrischen Heizung einer
Herdplatte.
Wenn man keinen Topf auf die Herdplatte stellt, wird sie nach einiger Zeit
so heiß, daß sie rot glüht.
Wenn
man einen Topf mit Wasser darauf gestellt hat, wird sie nicht rot glühend,
solange Wasser im Topf ist. Im
ersten
Fall hat man den wenig effektiven Wärmeübergang Platte/Luft:
Zwar wird laufend die heiße Luft nach oben
abgeführt
und die kühlere Luft kommt von der Seite heran, aber das reicht nicht,
das Glühen der Herdplatte zu
verhindern.
Klar ist, daß ohne die Luft die Platte heißer wäre als
mit Luft. Wesentlich besser als von der Luft wird
die
elektromagnetische Strahlung von einer Metallplatte, dem Boden des Wassertopfes,
reflektiert, absorbiert und
emittiert
(dies wird oft irreführend neulateinisch ,,reemittiert" und "Gegenstrahlung"
genannt). Meist glüht der
Boden
des leeren Wassertopfes nicht ganz so ,,schön" wie die Herdplatte,
aber er ist nicht wesentlich davon entfernt.
Ist
aber Wasser im Topf, glüht die Herdplatte nicht, obwohl nun auch noch
das Wasser die ,,Wärmestrahlung"
absorbiert.
Das Mehr an absorbierter elektromagnetischer Strahlung führt also
zu einer deutlich niedrigeren
Temperatur
der Herdplatte! Die Erklärung ist einfach, weil die Wärmeübergänge
nicht nur durch die Temperaturen
der
Herdplatte und irgendwelche Strahlungsbilanzen bestimmt sind.
Ich
möchte dieses Beispiel etwas ausführlicher behandeln. Wir wollen
zeigen, daß sich in vielen Fällen bei höherer
elektromagnetischer
Absorption tatsächlich eine kleinere Temperatur des strahlenden Bodens
einstellt. Wir
betrachten
dazu zwei Körper höherer und tieferer Temperatur in einem gewissen
räumlichen Abstand. Den ersten
Körper
halten wir auf der höheren Temperatur, indem wir ihn mit einer konstanten
elektrischen Leistung heizen
(man
denke an die Herdplatte, Erdboden durch die Sonnenstrahlung), den kälteren
halten wir z.B. mit Eiswasser auf
einer
festen tieferen Temperatur (für Experten: man denke an eine experimentelle
Anordnung zur Bestimmung der
Wärmeleitfähigkeit).
Wenn wir nun mit allen möglichen experimentellen Tricks alle anderen
Wärmeübergänge nach
außen
vermeiden, stellt sich eine unterschiedliche Temperatur beim beheizten
Körper ein, je nach dem, wie groß die
Wärmeleitfähigkeit
des Materials zwischen den beiden Körpern ist. Ist die Wärmeleitfähigkeit
dieses Materials
größer,
ist die Temperatur des beheizten Körpers niedriger. Ist die Wärmeleitfähigkeit
kleiner, ist die Temperatur
des
beheizten Körpers größer. Jetzt muß man sich nur
noch überlegen, wie die Strahlungsabsorption aussieht. Wenn
zwischen
den beiden Körpern noch nicht einmal ein Gas ist, gibt es überhaupt
keine Strahlungsabsorption, aber die
Wärmeleitfähigkeit
ist extrem niedrig, der beheizte Körper wird besonders heiß!
Setzen wir ein Metall zwischen die
beiden
Körper, ist die Strahlungsabsorption besonders groß, aber auch
die Wärmeleitfähigkeit besonders groß (gut)
und
damit die Temperatur des beheizten Körpers besonders niedrig. Dies
ist also genau das Gegenteil des von den
,,Umweltklimatologen"
behaupteten atmosphärischen Treibhauseffektes: große Absorption
der Schicht über dem
wärmeren
beheizten Körper und trotzdem eine niedrigere Temperatur des beheizten
Körpers!
Nun
hat nach meinen Unterlagen Kohlendioxid tatsächlich eine kleinere
Leitfähigkeit (und Temperaturleitfähigkeit)
als
Luft. Aber bei dem kleinen Volumenanteil (0,03%) bringt auch ein Verzehnfachen
keine Veränderungen im
Bereich
der sinnvoll angebbaren Dezimalstellen. Deshalb überlasse ich diesen
Unsinn, daß der Schwanz oder besser
die
Schwanzhaare mit dem Hund wackeln, lieber ,,Umweltklimatologen".
Natürlich
,,bestrahlt" auch der kältere Körper den wärmeren Körper
und der kältere Raumbereich den wärmeren.
Aber
selbst mit Spiegeln oder Linsen kann man den wärmeren nicht auf Kosten
des kälteren erwärmen. Dies hat
schon
vor langer Zeit sehr sorgfältig der vorne genannte Rudolf Clausius
behandelt (loc. cit. S.317-354). Der
Gegenstrahlungseffekt"
geht im nicht-leeren Raum immer in der Wärmeleitung unter" und läßt
sich experimentell
von
ihr überhaupt nicht trennen."
Quelle: