Spektrum d.W.: Nicht heißer als die Sonne?

[Ralf Pfeifer]

Hallo liebe alle,

in seiner regelmäßigen Kolumne 'Physikalische Unterhaltungen' in Spektrum
der Wissenschaft schreibt Norbert Treiz (appl. Prof. für Didaktik der
Physik, Uni Duisburg-Essen):

"Der Brennpunkt eines Hohlspiegels oder einer Linse heißt so, weil es bei
Sonnenschein dort sehr heiß werden kann - wenn auch nicht heißer, als auf
der Sonne selbst."

Ich habe gegrübelt ob / warum dieser Satz richtig sein könnte und habe zwei
widersprüchliche Meinungen dazu:

1. Er hat Recht, denn: Falls der Brennpunkt heißer werden sollte, könnte
man damit ein Perpetuum Mobile der 2. Art bauen:
- Körper erhitzen
- Temperaturstrahlung aufangen und auf einem Probekörper im Brennpunkt
bündeln
- Wärmekraftmaschine zwischen Körper und Probekörper aufbauen
- Wärme zu 100% in Exergie verwandeln


2. Er liegt falsch, denn: Der Hohlspiegel kann Energie, die auf der Fläche
x eintrifft auf der Fläche y bündeln. Durch die Wahl der Brennweite kann
man das Verhältnis so lange steigern, bis der Energiestrom/Fläche auf dem
Probekörper im Brennpunkt größer wird als der Energiestrom/Fläche der die
Sonne verläßt.

Was meint Ihr dazu?

Ach, und was bedeutet eigentlich das 'appl.' vor dem Professor?



Gruß, Ralf.

[Roland Damm]

Moin,

Post by Ralf Pfeifer
1. Er hat Recht, denn: Falls der Brennpunkt heißer werden sollte, könnte
...

Stimmt wohl.

Post by Ralf Pfeifer
2. Er liegt falsch, denn: Der Hohlspiegel kann Energie, die auf der Fläche
x eintrifft auf der Fläche y bündeln. Durch die Wahl der
Brennweite kann man das Verhältnis so lange steigern, bis der
Energiestrom/Fläche auf dem Probekörper im Brennpunkt größer
wird als der Energiestrom/Fläche der die Sonne verläßt.

Jein, denn die Bündelung funktioniert nur ideal für paralleles Licht.
Du kannst zwar das Licht das von einer großen Fläche kommt auf eine
kleine Bündeln, aber wenn du das tust, kannst du von dem Licht das
die große Fläche verlässt nur den Anteil nutzen, der die Fläche in
eine bestimmte Richtung verlässt.

Auf einen Brennpunkt bringst du nur das Licht, das eine kleine Fläche
in alle Richtungen verlässt oder das Licht, was eine große Fläche,
dafür aber nur in eine Richtung verlässt. beides gleichzeitig geht
nicht.

Das gesamte Licht der Sonne kannst du bestenfalls einfangen, indem du
um die Sonne einen Ellipsoiden baust, in dessem einen Brennpunkt die
Sonne steht. Dann hast du alles Licht aber _nicht_ in dem anderen
Brennpunkt, sondern bestenfalls auf einer Kugel um den Brennpunkt
herum, die so groß wie die Sonne ist. Ergo wieder gleiche Temperatur.

CU Rollo

[Hand und Fuss]

Post by Roland Damm
Moin,

Post by Ralf Pfeifer
1. Er hat Recht, denn: Falls der Brennpunkt heißer werden sollte, könnte
...

Stimmt wohl.

Das glaube ich nicht. Es handelt sich hier nicht um ein statisches
Wärmesystem sonden
um Strahlen, die Energie transportieren. Dort wo Energie transportiert
wird, läßt sich
auch immer Energie gewinnen. (s.a. Gezeitenkraft, Windkraft,
Wasserkraft etc..)
Das ist ganz normal und hat nichts mit irgendwelchen Perpetua zu tun.

[Marco Pagliero]

Post by Ralf Pfeifer
in seiner regelmäßigen Kolumne 'Physikalische Unterhaltungen' in Spektrum
der Wissenschaft schreibt Norbert Treiz (appl. Prof. für Didaktik der
"Der Brennpunkt eines Hohlspiegels oder einer Linse heißt so, weil es bei
Sonnenschein dort sehr heiß werden kann - wenn auch nicht heißer, als auf
der Sonne selbst."
Ich habe gegrübelt ob / warum dieser Satz richtig sein könnte und habe zwei
1. Er hat Recht, denn: Falls der Brennpunkt heißer werden sollte, könnte
- Körper erhitzen
- Temperaturstrahlung aufangen und auf einem Probekörper im Brennpunkt
bündeln
- Wärmekraftmaschine zwischen Körper und Probekörper aufbauen
- Wärme zu 100% in Exergie verwandeln
2. Er liegt falsch, denn: Der Hohlspiegel kann Energie, die auf der Fläche
x eintrifft auf der Fläche y bündeln. Durch die Wahl der Brennweite kann
man das Verhältnis so lange steigern, bis der Energiestrom/Fläche auf
dem Probekörper im Brennpunkt größer wird als der Energiestrom/Fläche
der die Sonne verläßt.

http://en.wikipedia.org/wiki/Non-imaging_optics
sagt "Imaging optics can concentrate sunlight to, at most, the same
flux found at the surface of the sun" ohne Erklärung,

http://hep.uchicago.edu/solar/ schiebt es auf die Aberration.

http://chronicle.uchicago.edu/960509/winston.shtml zB sagt dass es am
2. Prinzip liegt, und zwar wenn man versucht, ein Bild der Quelle zu
focussieren. Wenn man es nicht versucht, kann man mehr erreichen.

Post by Ralf Pfeifer
Ach, und was bedeutet eigentlich das 'appl.' vor dem Professor?

"apl. prof." heisst ausserplanmässiger Professor. "appl. prof." habe
auch nicht gefunden.

Ciao
Marco P

[Ralf Pfeifer]

Post by Marco Pagliero

Post by Ralf Pfeifer
Ach, und was bedeutet eigentlich das 'appl.' vor dem Professor?

"apl. prof." heisst ausserplanmässiger Professor.

Das war es auch. Kleiner Schreipbfehler.

Post by Marco Pagliero
"appl. prof." habe auch nicht gefunden.

Ich eigentlich auch nicht.

Danke, Ralf.

[Eckard Blumschein]

Post by Ralf Pfeifer

Post by Marco Pagliero

Post by Ralf Pfeifer
Ach, und was bedeutet eigentlich das 'appl.' vor dem Professor?

"apl. prof." heisst ausserplanmässiger Professor.

Das war es auch. Kleiner Schreipbfehler.

Post by Marco Pagliero
"appl. prof." habe auch nicht gefunden.

Ich eigentlich auch nicht.

appl. = appliziert, im Rang unter dem Universitätsprofessor,
noch nicht ganz vergleichbar mit dem a.o. Prof.
(der außerordentlich ist, weil er nichts Ordentliches kann,
während der o. Prof. nichts Außerordentliches kann).

Der genannte appl. Prof. beweist aber offenbar bessere Kenntnisse als
viele von uns hier.

[Roland Mösl]

Post by Ralf Pfeifer
"Der Brennpunkt eines Hohlspiegels oder einer Linse heißt so, weil es bei
Sonnenschein dort sehr heiß werden kann - wenn auch nicht heißer, als auf
der Sonne selbst."

Die Sonne ist je kein Punkt sondern hat eine Ausdehnung.

Die Linse kann ja nicht das Licht einer Fläche auf einen Punkt
konzentrieren,
sondern eben nur auf eine Fläche abbilden.

Diese abgebildete Fläche kann nur eine Temperatur haben, als wäre
man wesentlich näher an der Sonne dran.

Aber eben keine Temperatur die noch höher ist.

[Joachim Pimiskern]

Post by Roland Mösl
Aber eben keine Temperatur die noch höher ist.

warum (am ersten warum hängend)?

Rein intuitiv: man kann ja die Sonnenenergie
mit 'ner Solarzelle in Elektrizität wandeln
und damit z.B. ein Plasma heizen.

Dann gibt's noch die Möglichkeit,
mit photonischen Kristallen was zu treiben.
Z.B. will man Glühbirnen bauen, die
kein Infrarot durchlassen, wohl aber
sichtbares Licht.

http://www.sandia.gov/media/NewsRel/NR2002/tungsten.htm
http://www.wissenschaft.de/wissenschaft/news/245318.html
http://www.aip.org/enews/physnews/2003/split/634-1.html
http://www.wissenschaft.de/sixcms/detail.php?id=151168

Bei Solarzellen will man auch die
Wellenlänge verändern:

http://www.mpg.de/bilderBerichteDokumente/dokumentation/pressemitteilungen/2006/pressemitteilung20061009/
http://physicsweb.org/articles/news/6/7/19
http://focus.aps.org/story/v18/st11

Grüße,
Joachim

[Andreas Pflug]

Post by Ralf Pfeifer
2. Er liegt falsch, denn: Der Hohlspiegel kann Energie, die auf der Fläche
x eintrifft auf der Fläche y bündeln. Durch die Wahl der Brennweite
kann man das Verhältnis so lange steigern, bis der Energiestrom/Fläche
auf dem Probekörper im Brennpunkt größer wird als der
Energiestrom/Fläche der die Sonne verläßt.
Was meint Ihr dazu?

Du hast unterschlagen, dass ein Energiestrom
von der Strahlung auf die Fläche y nur dann von Null
verschieden sein kann, wenn zwischen der Strahlung
(annähernd Schwarzkörper-Spektrum) und der Fläche y eine
Temperaturdifferenz vorliegt.

Mikroskopisch kann man sich das (IMHO, bitte ggf. korrigieren)
so vorstellen, dass im Temperaturgleichgewicht ein
nicht-reflektiertes Lichtquant mit gleicher Wahrscheinlichkeit
entweder eine Absorption oder eine (stimulierte) Emission
verursacht und dadurch netto keine weitere Energie vom
Testkörper aufgenommen wird.

Mit höherer Strahlungsintensität beschleunigt man lediglich
den Vorgang, dass die Temperatur des Testkörpers sich
der Strahlung angleicht.

MfG

Andreas

[Ralf Pfeifer]

Post by Andreas Pflug

Post by Ralf Pfeifer
2. Er liegt falsch, denn: Der Hohlspiegel kann Energie, die auf der Fläche
x eintrifft auf der Fläche y bündeln. Durch die Wahl der Brennweite
kann man das Verhältnis so lange steigern, bis der Energiestrom/Fläche
auf dem Probekörper im Brennpunkt größer wird als der
Energiestrom/Fläche der die Sonne verläßt.
Was meint Ihr dazu?

Du hast unterschlagen, dass ein Energiestrom
von der Strahlung auf die Fläche y nur dann von Null
verschieden sein kann, wenn zwischen der Strahlung
(annähernd Schwarzkörper-Spektrum) und der Fläche y eine
Temperaturdifferenz vorliegt.

Nein, meiner Meinung nach nicht. Das Strahlungsgleichgewicht
ist erreicht, wenn das Aufheizen des Probenkörpers beendet ist
und der seine maximale Temperatur erreicht hat.

Damit sind wir auf einem Nebengleis gelandet, dass uns wieder
zu der Frage führt, ob die Temperatur des Probenkörpers über
der der Sonne liegen kann.

Gruß, Ralf.

[Stefan Sprungk]

Post by Ralf Pfeifer
Hallo liebe alle,
in seiner regelmäßigen Kolumne 'Physikalische Unterhaltungen' in
Spektrum der Wissenschaft schreibt Norbert Treiz (appl. Prof. für
"Der Brennpunkt eines Hohlspiegels oder einer Linse heißt so, weil es
bei Sonnenschein dort sehr heiß werden kann - wenn auch nicht heißer,
als auf der Sonne selbst."

Stellt sich die Frage nicht folgendermaßen. Ich habe einen schwarzen
Strahler, der mit der Temperatur T eine bestimmte Thermische Leistung
abstrahlt. Einen Teil dieser Leistung bündel ich durch eine Linse auf
ein kleines Raumgebiet. In dieses kleine Raumgebiet verbringe ich einen
anderen kleinen schwarzen Körper, der diese Strahlung aufnimmt und sich
dabei solange erhitzt, bis er im Strahlungsgleichgewicht mit seiner
Umgebung steht. Kann dieser Probekörper wärmer werden als die
Ausgangsquelle, von der die Wärmestrahlung stammt? Ich meine ja. Es
hängt nur von den geometrischen Verhältnissen ab.

Man kann das ganze mal rechnen (kugelförmiger Kugelstrahler).

P=q*A*T^4 wobei q die Boltzmann Konstante darstellt
P=q*4*r^2*pi*T^4 wobei r der Radius des kugelförmigen Strahlers ist

Leistungsdichte S=dP/dA im Abstand R

S(R)=q*4*r^2*pi*T^4/(4*R^2*pi)
S(R)=q*(r/R)^2*T^4

Eine Linse der Fläche AL bündelt die Strahlung verlustfrei auf eine
Brennpunktfläche Ab, die gleich der Fläche des Probekörpers sei.

Die Thermische Leitung, die auf den Probekörper einstrahlt ist dann
Pb=S(R)*Al=q*(r/R)^2*T^4*Al

Wenn Pb > P , so entspricht dies einer höheren Oberflächentemperatur als
T. Nach dem Boltzmann Gesetzt errechnet sich Tb wie folgt.
Pb=q*Ab*Tb^4=q*(r/R)^2*T^4*Al

Die erreichbare Temperatur Tb lässt sich nun direkt ausrechnen.
Tb^4=(r/R)^2*T^4*Al/Ab
Tb=T*sqrt(r/R)*wurzel-aus-4(Al/Ab)

Tb/T > 1 wenn sqrt(r/R)*wurzel-aus-4(Al/Ab) > 1

Damit ist erwiesen, das die Brennpunkttemperatur größer als beim
Strahler werden kann und das dies lediglich von den geoemetrischen
Eigenschaften wie Entfernen und Linsenbrennweite etc. abhängt.

MFG Stefan

[roland franzius]

Post by Stefan Sprungk

Post by Ralf Pfeifer
Hallo liebe alle,
in seiner regelmäßigen Kolumne 'Physikalische Unterhaltungen' in
Spektrum der Wissenschaft schreibt Norbert Treiz (appl. Prof. für
"Der Brennpunkt eines Hohlspiegels oder einer Linse heißt so, weil es
bei Sonnenschein dort sehr heiß werden kann - wenn auch nicht heißer,
als auf der Sonne selbst."

Stellt sich die Frage nicht folgendermaßen. Ich habe einen schwarzen
Strahler, der mit der Temperatur T eine bestimmte Thermische Leistung
abstrahlt. Einen Teil dieser Leistung bündel ich durch eine Linse auf
ein kleines Raumgebiet. In dieses kleine Raumgebiet verbringe ich einen
anderen kleinen schwarzen Körper, der diese Strahlung aufnimmt und sich
dabei solange erhitzt, bis er im Strahlungsgleichgewicht mit seiner
Umgebung steht. Kann dieser Probekörper wärmer werden als die
Ausgangsquelle, von der die Wärmestrahlung stammt? Ich meine ja. Es
hängt nur von den geometrischen Verhältnissen ab.
Man kann das ganze mal rechnen (kugelförmiger Kugelstrahler).
P=q*A*T^4 wobei q die Boltzmann Konstante darstellt
P=q*4*r^2*pi*T^4 wobei r der Radius des kugelförmigen Strahlers ist
Leistungsdichte S=dP/dA im Abstand R
S(R)=q*4*r^2*pi*T^4/(4*R^2*pi)
S(R)=q*(r/R)^2*T^4
Eine Linse der Fläche AL bündelt die Strahlung verlustfrei auf eine
Brennpunktfläche Ab, die gleich der Fläche des Probekörpers sei.
Die Thermische Leitung, die auf den Probekörper einstrahlt ist dann
Pb=S(R)*Al=q*(r/R)^2*T^4*Al
Wenn Pb > P , so entspricht dies einer höheren Oberflächentemperatur als
T. Nach dem Boltzmann Gesetzt errechnet sich Tb wie folgt.
Pb=q*Ab*Tb^4=q*(r/R)^2*T^4*Al
Die erreichbare Temperatur Tb lässt sich nun direkt ausrechnen.
Tb^4=(r/R)^2*T^4*Al/Ab
Tb=T*sqrt(r/R)*wurzel-aus-4(Al/Ab)
Tb/T > 1 wenn sqrt(r/R)*wurzel-aus-4(Al/Ab) > 1
Damit ist erwiesen, das die Brennpunkttemperatur größer als beim
Strahler werden kann und das dies lediglich von den geoemetrischen
Eigenschaften wie Entfernen und Linsenbrennweite etc. abhängt.

Tja, wenn man einen Einbahnfilter für Temperaturstrahler bauen könnte ..

Maxwell hat zur Heizung des Zimmers im Winter dafür einen Dämon an der
Tür postiert.

[Thomas Richter]

Post by roland franzius
Tja, wenn man einen Einbahnfilter für Temperaturstrahler bauen könnte ..
Maxwell hat zur Heizung des Zimmers im Winter dafür einen Dämon an der
Tür postiert.

Wo bekommt man die?

th

[Joachim Pimiskern]

Post by Thomas Richter

Post by roland franzius
Maxwell hat zur Heizung des Zimmers im Winter dafür einen Dämon an der
Tür postiert.

Wo bekommt man die?

In Schottland, wo auch Maxwell herkommt.

http://www.foresight.org/nanodot/?p=2416
http://www.s119716185.websitehome.co.uk/home/mdpaper.pdf

Grüße,
Joachim

[Ralf Muschall]

Post by Thomas Richter

Post by roland franzius
Maxwell hat zur Heizung des Zimmers im Winter dafür einen Dämon an der
Tür postiert.

Wo bekommt man die?

Bei /usr/sbin/maxwelld.

Ralf

[Hendrik van Hees]

Post by Ralf Muschall
Bei /usr/sbin/maxwelld.

Ich starte /usr/sbin/szillard ;-)).

[Stefan Sprungk]

Post by roland franzius
Tja, wenn man einen Einbahnfilter für Temperaturstrahler bauen könnte ..
Maxwell hat zur Heizung des Zimmers im Winter dafür einen Dämon an der
Tür postiert.

Gut mag sein. Quantenphysik ist wirklich nicht meine Stärke und das ist
noch übertrieben.

Mein Gedanke ist der Folgende. Wenn ich die Strahlung bündel, so erhalte
ich eine sehr hohe Leistungsdichte. Diese kann höher sein, als die
abgestrahlte Leistungsdichte. Ist das so nochrichtig?

Diese Leistungsdichte stellt auf eine Kontrollfläche bezogen eine
Strahlungsleistung dar, die recht groß sein kann.

Jetzt kommt der Punkt, an dem ich vielleicht falsch liege. Diese
Strahlungsleistung lässt sich über das Stefan Boltzmannsche
Strahlungsgesetz mit einer bestimmten Temperatur verknüpfen. Der
Probekörper heizt sich solange auf, bis er genauso viele Quanten
abstrahlt, wie er einfängt. Da durch die Bündelung der Strahlung mehr
Quanten pro Flächeneinheit dem Probekörper zugeführt werden, als die
ursprüngliche Quelle pro Flächeneinheit abstrahlt, kann dieser
Probekörper wärmer werden.

Bitte erklärt mir noch mal genau meinen Denkfehler. Spielt vielleicht
die Quantenergie oder ähnliches noch eine Rolle.

MFG Stefan

[Roland Franzius]

Post by Stefan Sprungk

Post by roland franzius
Tja, wenn man einen Einbahnfilter für Temperaturstrahler bauen könnte ..
Maxwell hat zur Heizung des Zimmers im Winter dafür einen Dämon an der
Tür postiert.

Gut mag sein. Quantenphysik ist wirklich nicht meine Stärke und das ist
noch übertrieben.
Mein Gedanke ist der Folgende. Wenn ich die Strahlung bündel, so erhalte
ich eine sehr hohe Leistungsdichte. Diese kann höher sein, als die
abgestrahlte Leistungsdichte. Ist das so nochrichtig?
Diese Leistungsdichte stellt auf eine Kontrollfläche bezogen eine
Strahlungsleistung dar, die recht groß sein kann.
Jetzt kommt der Punkt, an dem ich vielleicht falsch liege. Diese
Strahlungsleistung lässt sich über das Stefan Boltzmannsche
Strahlungsgesetz mit einer bestimmten Temperatur verknüpfen. Der
Probekörper heizt sich solange auf, bis er genauso viele Quanten
abstrahlt, wie er einfängt. Da durch die Bündelung der Strahlung mehr
Quanten pro Flächeneinheit dem Probekörper zugeführt werden, als die
ursprüngliche Quelle pro Flächeneinheit abstrahlt, kann dieser
Probekörper wärmer werden.
Bitte erklärt mir noch mal genau meinen Denkfehler. Spielt vielleicht
die Quantenergie oder ähnliches noch eine Rolle.

Nein, das zuständige Gesetz ist der zweite Hauptsatz:

Gelingt es irgenwie, sei es mit Strahlung und Brenngläsern oder einer
dressierten Horde von Hamstern, von zwei Körper gleicher Temperatur bei
konstanter Gesamtenergie einen abzukühlen und den anderen zu erhitzen,
so kann man damit ein Perpetuum mobile 2. Art bauen. Fann kann die
gesamte Energie in mechanische verwandelt werden, wobei die einzige
Systemveränderung darin besteht, dass die beiden Körper sich insgesamt
abkühlen.

Bei Strahlung gibt es genauso wie bei der Wärmeleitung ein
Gleichgewicht: Sollte die Wärmesenke höhere Temperatur annehmen als die
Quelle, vertauschen sie natürlich die Rollen.

Eine optische oder sonstige elektromagnetische Kopplung führt also
genauso zum Tempertaturgleichgewicht wie jeder andere thermische Kontakt
(zB Nyqistrauschen in Widerständen und Antennen).

[Stefan Sprungk]

Post by Roland Franzius
Gelingt es irgenwie, sei es mit Strahlung und Brenngläsern oder einer
dressierten Horde von Hamstern, von zwei Körper gleicher Temperatur bei
konstanter Gesamtenergie einen abzukühlen und den anderen zu erhitzen,
so kann man damit ein Perpetuum mobile 2. Art bauen. Fann kann die
gesamte Energie in mechanische verwandelt werden, wobei die einzige
Systemveränderung darin besteht, dass die beiden Körper sich insgesamt
abkühlen.

Die konstante Gesamtenergie verwirrt mich hierbei. Es wurde von einem
Strahler, in unserem Beispiel die Sonne, ausgegangen die fortwährend
durch Fusionsprozesse neue thermische Energie erzeugt. Somit kühlt sie
ja nicht ab, obgleich sie einem kleinen Areael ständig neue Wärme zuführt.

Ist das nicht so, um bei der Thermodynamik zu bleiben, als ob man aus
einem Wärmereservoir gegenüber einer kühleren Umgebung ständig Wärme
entnimmt, um mechanische Arbeit zu gewinnen aber diese Wärmeenergie auch
wieder von außen zugeführt wird. Somit ist da System nicht geschlossen.
Dann sollte der Carnotsche Wikrungsgrad als maximaler Wikrungsgrad
gelten. Bei der Maschine handelt es sich dann nicht um das berühmte
Perpetuum Mobile zweiter Art.

In unserem Beispiel gewinnen wir ja auch keine Arbeit sondern betrachten
das Erwärmen eines Probekörpers in einem konzentrierten Strahlenfeld.

Post by Roland Franzius
Bei Strahlung gibt es genauso wie bei der Wärmeleitung ein
Gleichgewicht: Sollte die Wärmesenke höhere Temperatur annehmen als die
Quelle, vertauschen sie natürlich die Rollen.

Das verstehe ich schon. Was mir schleierhaft bleibt ist, das die hohe
Leistungsdichte keinen Effekt auf die Temperatur des Probekörpers haben
soll. Wie funktionieren dann z.B. Laser Schneidwerkzeuge? Hängt die
entstehende Temperatur nicht ausschließlich von der Leistungsdichte ab?
Soweit ich mich erinnern kann, verhalten sich die zu schneidenden
Materialien egal von Glas oder Metall aufgrund nichtlinearer Effeckte
wie schwarze Körper.

MFG Stefan

[Roland Franzius]

Post by Stefan Sprungk
Was mir schleierhaft bleibt ist, das die hohe
Leistungsdichte keinen Effekt auf die Temperatur des Probekörpers haben
soll. Wie funktionieren dann z.B. Laser Schneidwerkzeuge? Hängt die
entstehende Temperatur nicht ausschließlich von der Leistungsdichte ab?
Soweit ich mich erinnern kann, verhalten sich die zu schneidenden
Materialien egal von Glas oder Metall aufgrund nichtlinearer Effeckte
wie schwarze Körper.

Es gibt kein Gesetz gegen die totale Umwandlung von mechanischer Energie
in Wärme, nur umgekehrt gibts Grenzen.

Soweit thermische Strahlung nicht im Temperaturgleichgewicht ist, kann
der Nichtgleichgewichtsanteil natürlich in beliebige Energie umgesetzt
werden; in Wärmeenergie allerdings immer nur bis zum detaillierten
Austausch-Gleichgewicht, das in erster Näherung immer bei gleicher
Temperatur liegen dürfte.

[Lothar Wiese]

Post by Roland Franzius

Post by Stefan Sprungk

Post by roland franzius
Tja, wenn man einen Einbahnfilter für Temperaturstrahler bauen könnte ..
Maxwell hat zur Heizung des Zimmers im Winter dafür einen Dämon an
der Tür postiert.

Gut mag sein. Quantenphysik ist wirklich nicht meine Stärke und das
ist noch übertrieben.
Mein Gedanke ist der Folgende. Wenn ich die Strahlung bündel, so
erhalte ich eine sehr hohe Leistungsdichte. Diese kann höher sein, als
die abgestrahlte Leistungsdichte. Ist das so nochrichtig?
Diese Leistungsdichte stellt auf eine Kontrollfläche bezogen eine
Strahlungsleistung dar, die recht groß sein kann.
Jetzt kommt der Punkt, an dem ich vielleicht falsch liege. Diese
Strahlungsleistung lässt sich über das Stefan Boltzmannsche
Strahlungsgesetz mit einer bestimmten Temperatur verknüpfen. Der
Probekörper heizt sich solange auf, bis er genauso viele Quanten
abstrahlt, wie er einfängt. Da durch die Bündelung der Strahlung mehr
Quanten pro Flächeneinheit dem Probekörper zugeführt werden, als die
ursprüngliche Quelle pro Flächeneinheit abstrahlt, kann dieser
Probekörper wärmer werden.
Bitte erklärt mir noch mal genau meinen Denkfehler. Spielt vielleicht
die Quantenergie oder ähnliches noch eine Rolle.

Wenn aber die Quelle eine viel größere Masse als Dein Empfänger hat,
liefert sie auch genügend Energie, um das Ziel auf eine höhere
Temperatur zu erwärmen. Was ist denn Temperatur? Denken wir mal an
mehrere Beschleunigungen der Zielmoleküle hintereinander durch die
Strahlung. Grenze ist dann nur die Lichgeschwindigkeit, welche einer
sehr hohen Temperatur entspricht.

Post by Roland Franzius
Gelingt es irgenwie, sei es mit Strahlung und Brenngläsern oder einer
dressierten Horde von Hamstern, von zwei Körper gleicher Temperatur bei
konstanter Gesamtenergie einen abzukühlen und den anderen zu erhitzen,
so kann man damit ein Perpetuum mobile 2. Art bauen. Fann kann die
gesamte Energie in mechanische verwandelt werden, wobei die einzige
Systemveränderung darin besteht, dass die beiden Körper sich insgesamt
abkühlen.
Bei Strahlung gibt es genauso wie bei der Wärmeleitung ein
Gleichgewicht: Sollte die Wärmesenke höhere Temperatur annehmen als die
Quelle, vertauschen sie natürlich die Rollen.
Eine optische oder sonstige elektromagnetische Kopplung führt also
genauso zum Tempertaturgleichgewicht wie jeder andere thermische Kontakt
(zB Nyqistrauschen in Widerständen und Antennen).

Das ist aber bei dem Gedankenexperiment irrelevant. Denk an die
unterschiedlichen *Massen* und die deshalb zur Verfügung stehende Energie.

Auch mit einzelnen Photonen könnte sich Deine Erklärung vielleicht
widerlegen lassen. Aber wie hängt die Energie der emittierten Photonen
mit der Temperatur zusammen und gibt es Materialien, bei denen die
Absorption von Photonen eine höhere Temperatur erzeugen kann, als die
des Materials der Quelle?

MfG
Lothar W.

[Jens Dierks]

Post by Lothar Wiese
Wenn aber die Quelle eine viel größere Masse als Dein Empfänger hat,
liefert sie auch genügend Energie, um das Ziel auf eine höhere
Temperatur zu erwärmen.

Das lustige ist, dass es genau umgekehrt ist: Wenn die Quelle
eine sehr große Masse hat, dann ist wegen der Rotverschiebung
die maximale Temperatur etwas geringer als auf der Oberfläche.

Als Extremfall kommt aus dem schwarzen Loch praktisch keine
em-Strahlung, obwohl beliebig viel hinein fliessen kann.

Ok, das ist jetzt nicht das was du evtll wissen wolltest, aber
letztendlich läuft es doch auf das thermische Gleichgewicht
hinaus.

Jens

[Jan Bruns]

Post by Stefan Sprungk
Mein Gedanke ist der Folgende. Wenn ich die Strahlung bündel, so erhalte
ich eine sehr hohe Leistungsdichte. Diese kann höher sein, als die
abgestrahlte Leistungsdichte. Ist das so nochrichtig?

Ist zumindest schonmal schwierig. Mal sehen.

Der Abbildungmasstab bei Verwendung einer Linse entspricht dem
Quotienten aus den beiden Entfernungen von Bild und Abbild zu der Linse:

G/B = g/b ; wobei G,B Bildgrössen, g,b Bildentfernungen

Beschränken wir uns erstmal auf eine Seite der Abbildung, und gehen von
einer gegebenen Lichtleistung aus. Dann haben wir einen quadratischen
Zusammenhang von Bildgrösse und Leistungsdichte L_b:

L_b = P_g * B^-2 ; wobei B : die Bildgrösse und P_g die vom Gegenstand
abgebildete Lichtleistung


Nehmen wir nun an, jeder Punkt des leuchtenden Gegenstands strahle
haögkuglförmig. Dann ist der Zusammenhang zwischen der von der Linse
aufgefangenen Leistung P_g und der Entfernung g "bestenfalls":

P_g = L_g * const * d^2 * G^2 * g^-2

wobei die L_g die Leistungsdichte beim leuchtenden Objekt
repräsentiert, und d der Durchmesser der Linse.

Eingesetzt in die Gleichung für die Leistungsdichte beim Bild:

L_b = L_g * const * d^2 * G^2 * g^-2 * B^-2
<=>
L_b/L_g = const * d^2 * G^2 * g^-2 * B^-2

und mit der Masstabsgleichung

L_b/L_g = const * (d/b)^2

Da die Bildweite b immer grösser als die Brennweite f ist, bräuchte man
also eine Linse mit besonders grossem (d/f), um L_b/L_g möglichst gross
zu bekommen.


Gruss

Jan Bruns

[Stefan Sprungk]

Post by Jan Bruns
Ist zumindest schonmal schwierig. Mal sehen.
Der Abbildungmasstab bei Verwendung einer Linse entspricht dem
G/B = g/b ; wobei G,B Bildgrössen, g,b Bildentfernungen
Beschränken wir uns erstmal auf eine Seite der Abbildung, und gehen von
einer gegebenen Lichtleistung aus. Dann haben wir einen quadratischen
L_b = P_g * B^-2 ; wobei B : die Bildgrösse und P_g die vom Gegenstand
abgebildete Lichtleistung
Nehmen wir nun an, jeder Punkt des leuchtenden Gegenstands strahle
haögkuglförmig. Dann ist der Zusammenhang zwischen der von der Linse
P_g = L_g * const * d^2 * G^2 * g^-2
wobei die L_g die Leistungsdichte beim leuchtenden Objekt
repräsentiert, und d der Durchmesser der Linse.
L_b = L_g * const * d^2 * G^2 * g^-2 * B^-2
<=>
L_b/L_g = const * d^2 * G^2 * g^-2 * B^-2
und mit der Masstabsgleichung
L_b/L_g = const * (d/b)^2
Da die Bildweite b immer grösser als die Brennweite f ist, bräuchte man
also eine Linse mit besonders grossem (d/f), um L_b/L_g möglichst gross
zu bekommen.

Konstruieren wir mal einen solchen Solarofen. Ich bin Ing. und kann
nicht anders ;-). Wir bauen in Erdnähe einen Parabolspiegel mit einer
Projektionsfläche von 314 m^2. Das entspricht einem Kreisradius von 10
m. Das klingt nach einem realistischen Projekt. Jetzt fragen wir, auf
welche Fläche die Strahlen mindestens fokussiert werden müssten, damit
die erzielbare Temperatur mindestens so groß wie auf der
Sonnenoberfläche wird. Hierzu nehme ich meine oben hergeleitete Formel.

Tb/T > 1 wenn sqrt(r/R)*wurzel-aus-4(Al/Ab) > 1

r,R,Al gegeben und Ab gesucht

wurzel-aus-4(Al/Ab) > sqrt(R/r)
Al/Ab > (R/r)^2
Ab/Al < (r/R)^2
Ab < Al*(r/R)^2

Jetzt die Zahlen:
R=149*10^9 Meter; Abstand Erde Sonne
r=7*10^8 Meter; Sonnenradius

Ab < 314m^2*(7/1490)^2
Ab < 0,0069 m^2

Das entspricht einem Brennfleck mit dem Radius rb < 4,6 cm.
Das wiederum sehe ich nicht als unrealistisch an.

MFG Stefan

[Jan Bruns]

Post by Stefan Sprungk

Post by Jan Bruns
L_b/L_g = const * (d/b)^2

Konstruieren wir mal einen solchen Solarofen. Ich bin Ing. und kann
nicht anders ;-).

Klingt spannend. Aber ob die grossen Zahlen das Problem verändern?

Post by Stefan Sprungk
Wir bauen in Erdnähe einen Parabolspiegel mit einer
Projektionsfläche von 314 m^2.

Gut, ok, mag soweit richtig sein, die Rechnung.

Mit deinen Zahlen komme ich dann auf eine benötigte Brennweite f<9,8m.

Ich bin doch weitgehend sicher, daß es auch bei Hohlspiegeln eine
minimale theoretische Brennweite gibt. Die wird ja umso kleiner,
je stärker gekrümmt der Spiegel ist. Aber die Krümmung entlang
einer durch den Spiegelflächenmittelpunkt verlaufenden Linie kann
ja höchstens 180° betragen.
Keine Ahnung, wie ich darauf komme, bin auch zu faul, das jetzt mal
nachzurechnen, aber bestimmt ist die Brennweite immer grösser als der
Durchmesser. Rechne doch mal vor, falls Du was anderes raushast.

Gruss

Jan Bruns

[Manfred Ullrich]

Post by Stefan Sprungk
Das entspricht einem Brennfleck mit dem Radius rb < 4,6 cm.
Das wiederum sehe ich nicht als unrealistisch an.

Man kann es auch so sehen:
Jeder winzigkleine Teil eines Spiegels (oder Linse) gibt die Sonne
unter dem Winkel weiter, wie wir sie sehen

arctan(2*7*10^8m /149*10^9m)=0,538Grad

Wenn nun alle Teile des Hohlspiegels alle Strahlen auf einen Punkt
bündeln, so ist trotzdem dieser Winkel erhalten, er kann gar
nie unterschritten werden.

Das ergibt bei Jan's 9,8m Abstand Stefan's 9,2cm Durchmesser.

Also bei z.B. 9,8m Abstand kann die volle abgebildete Sonne nie kleiner sein
als 9,2cm Durchmesser. Mehr bündeln geht nicht.

Gruß, Manfred

[Marco Pagliero]

Post by Stefan Sprungk
Mein Gedanke ist der Folgende. Wenn ich die Strahlung bündel, so erhalte
ich eine sehr hohe Leistungsdichte. Diese kann höher sein, als die
abgestrahlte Leistungsdichte. Ist das so noch richtig?

Das ist eben die Frage. Anscheinend hängt es aber davon ab, _wie_ du
die Strahlung bündelst.

Eine imaging optic (Linse, Parabolspiegel) bündelt nicht wirklich,
sondern versucht ein Bild der Quelle zu rekonstruieren, das heisst,
dass die Strahlen A die von Punkt A der Sonne stammen, _neben_ den
Strahlen B landen, die von dem benachbarnten Punkt B der Sonne
stammen.

Als Konsequenz können niemals am Punkt A des Bildes mehr Strahlen
landen, als von Punkt A der Sonne gestartet sind.

Erst non-imaging optics tun das, indem sie alle Strahlen (aus Punkt A
der Sonne, aus Punkt B der Sonne etc.) in einem einzigen Punkt X des
Bildes _alle übereinander_ landen lassen.

Ciao
Marco P

[Jens Dierks]

Post by Marco Pagliero
Erst non-imaging optics tun das, indem sie alle Strahlen (aus Punkt A
der Sonne, aus Punkt B der Sonne etc.) in einem einzigen Punkt X des
Bildes _alle übereinander_ landen lassen.

Die Optik will ich sehen :-)
Versuch einfach mal so etwas zu konstruieren, dann merkst du vermutlich
schon, dass man das nicht machen kann. Wenn man mehr Strahlen (A+B) auf
einen kleineren Bereich bündeln will, so hat die Linse bzw der Spiegel
eine kleinere Brennweite und kann nicht mehr so groß sein -> es geht
Energie an der Linse/dem Spiegel vorbei.

Jens

[Marco Pagliero]

Post by Jens Dierks

Post by Marco Pagliero
Erst non-imaging optics tun das, indem sie alle Strahlen (aus Punkt A
der Sonne, aus Punkt B der Sonne etc.) in einem einzigen Punkt X des
Bildes _alle übereinander_ landen lassen.

Die Optik will ich sehen :-)

Wenn du mit "non-imaging optics" suchst, die siehst du. Die gibts seit
mindestens fünfzehnzehn Jahren auf dem Markt.

http://en.wikipedia.org/wiki/Non-imaging_optics
http://www.oec.net/english/optik.html
http://tumb1.biblio.tu-muenchen.de/publ/diss/ar/2002/kuckelkorn.html

Wenn Brennpunkt bei imaging optics definiert ist als die Stelle, wo
alle _parallel_ anfallenden Strahlen in einem Punkt fallen (und das
bedeutet, dass Strahlen, die von verschiedenen Richtungen kommen, in
verschiedenen Punkten fallen), ist er bei non-imaging optiks definiert
als die Stelle, wo _alle_ anfallende Strahlen in einem Punkt fallen.

Wie das geometrisch geht, zb in http://hep.uchicago.edu/solar/design.html.

Ciao
Marco P

[Jens Dierks]

Post by Marco Pagliero

Post by Jens Dierks

Post by Marco Pagliero
Erst non-imaging optics tun das, indem sie alle Strahlen (aus Punkt A
der Sonne, aus Punkt B der Sonne etc.) in einem einzigen Punkt X des
Bildes _alle übereinander_ landen lassen.

Die Optik will ich sehen :-)

Wenn du mit "non-imaging optics" suchst, die siehst du. Die gibts seit
mindestens fünfzehnzehn Jahren auf dem Markt.

Die Optik will ich sehen, die alle Strahlen aus Punkt A und Punkt B
der Sonne auf einen Punkt landen lassen kann.

Das geht mit keiner Optik der Welt, auch nicht mit non-imaging
optics. Die optimieren nur die Energieausbeute unter Vernachlässigung
irgendeiner Abbildung. Das sind je nach Anwendungsfall einfach nur
Brennweitenübergänge, die optischen Gesetze gelten natürlich
weiterhin.

Post by Marco Pagliero
Wenn Brennpunkt bei imaging optics definiert ist als die Stelle, wo
alle _parallel_ anfallenden Strahlen in einem Punkt fallen (und das
bedeutet, dass Strahlen, die von verschiedenen Richtungen kommen, in
verschiedenen Punkten fallen), ist er bei non-imaging optiks definiert
als die Stelle, wo _alle_ anfallende Strahlen in einem Punkt fallen.

Nein, so kann das bestimmt nicht definiert sein, so einen Punkt gibt
es auch dort nicht. Bei non-imaging optics ist es wurscht, woher die
Strahlen kommen, das ist etwas ganz anderes.

Post by Marco Pagliero
Wie das geometrisch geht, zb in http://hep.uchicago.edu/solar/design.html.

Auch in Solarkollektoren gibt es keine Stelle, die wärmer als die
Sonnenoberfläche wird, abbildend oder nicht. Von chemischen Reaktionen
oder anderen Effekten abgesehen.

Jens

[Marco Pagliero]

Post by Jens Dierks
Die Optik will ich sehen, die alle Strahlen aus Punkt A und Punkt B
der Sonne auf einen Punkt landen lassen kann.

Ich hatte mal einen Artikel von diesem Roland Winston gelesen, wo ein
Diagramm und der Text dazu mir den Eindruck gab, das die Strahlen,
egal woher sie kommen, alle in einem Punkt landen würden. Kann ich
missverstanden haben.

Post by Jens Dierks
Auch in Solarkollektoren gibt es keine Stelle, die wärmer als die
Sonnenoberfläche wird, abbildend oder nicht. Von chemischen Reaktionen
oder anderen Effekten abgesehen.

Da hast du recht. Es wird wohl sein, dass imaging optics auch
theoretisch die Sonnentemperatur nicht erreichen können, während non-
imaging optics theoretisch schon.

Marco P

[Gerhard Tenner]

Post by Marco Pagliero
Wenn Brennpunkt bei imaging optics definiert ist als die
Stelle, wo alle _parallel_ anfallenden Strahlen in einem Punkt
fallen (und das bedeutet, dass Strahlen, die von verschiedenen
Richtungen kommen, in verschiedenen Punkten fallen), ist er
bei non-imaging optiks definiert als die Stelle, wo _alle_
anfallende Strahlen in einem Punkt fallen.

Da scheinst Du was überzuinterpretieren.
Die nichtabbildende Optik verzichtet auf den Brennpunkt, sie optimiert auf
Strahldurchgang statt auf definierter Zuordnung von Quelle und Bildpunkt.

Gruss Gerhard

Origin: Lohnarbeit muß sich lohnen für den, der zahlt.
Nicht Arbeit muß sich da lohnen, sondern arbeiten lassen.
---

[Andreas Pflug]

Post by Stefan Sprungk
Die Thermische Leitung, die auf den Probekörper einstrahlt ist dann
Pb=S(R)*Al=q*(r/R)^2*T^4*Al

nehmen wir als Beispiel die Sonnenstrahlung, deren
Verteilungsfunktion ein Energiemaximum bei einer
als "grün" empfundenen Lichtwellenlänge hat, diese
Energie liegt bei gut 2 eV.

Angenommen, der Testkörper hat die gleiche Temperatur,
dann beträgt der Mittelwert der Anregungsenergie im
Testkörper ebenfalls gut 2 eV.

Wenn nun Lichtquanten mit dieser Energie eintreffen, so
"erwischen" sie mit gleicher Wahrscheinlichkeit entweder
einen angeregten oder abgeregten Zustand, d. h. die gut
2 eV werden entweder absorbiert oder per stimulierte
Emission ausgesendet (zusätzlich zur spontanen Emission).

Damit würfelt die Lichtstrahlung nur noch
mit den an/abgeregten Festkörperzuständen herum, ohne
die mittlere Anregungs-Energie im Festkörper zu erhöhen.
Das ändert sich auch nicht, wenn die Intensität der Strahlung
erhöht wird. Für eine Temperaturerhöhung bräuchte man
eine Strahlungsquelle mit höherer mittlerer Energie, also
z. B. den Sirius anstatt der Sonne...

MfG

Andreas

[Andreas Pflug]

Post by Andreas Pflug
nehmen wir als Beispiel die Sonnenstrahlung, deren
Verteilungsfunktion ein Energiemaximum bei einer
als "grün" empfundenen Lichtwellenlänge hat, diese
Energie liegt bei gut 2 eV.

Das Wort "Energiemaximum" ist irreführend;
ich meinte natürlich ... deren Verteilungsfunktion bei
einer als "grün" empfundenen Energie ein Maximum hat.

[Roland Damm]

Moin,

Post by Andreas Pflug
....
Wenn nun Lichtquanten mit dieser Energie eintreffen, so
"erwischen" sie mit gleicher Wahrscheinlichkeit entweder
einen angeregten oder abgeregten Zustand, d. h. die gut
2 eV werden entweder absorbiert oder per stimulierte
Emission ausgesendet (zusätzlich zur spontanen Emission).
Damit würfelt die Lichtstrahlung nur noch
mit den an/abgeregten Festkörperzuständen herum, ohne
die mittlere Anregungs-Energie im Festkörper zu erhöhen.
Das ändert sich auch nicht, wenn die Intensität der Strahlung
erhöht wird. Für eine Temperaturerhöhung bräuchte man
eine Strahlungsquelle mit höherer mittlerer Energie, also
z. B. den Sirius anstatt der Sonne...

Wenn das richtig wäre, dann könnte man mit einem CO2-Laser (10um
Wellenlänge, entspricht dem Maximum des Spektrums eines Körpers mit
300K) nicht Schweißen und sowas machen.

Für die Temperatur zählt nur die Leistung pro Fläche. Wellenlänge ist
vereinfacht egal.

CU Rollo

[Andreas Pflug]

Post by Roland Damm

Post by Andreas Pflug
Damit würfelt die Lichtstrahlung nur noch
mit den an/abgeregten Festkörperzuständen herum, ohne
die mittlere Anregungs-Energie im Festkörper zu erhöhen.
Das ändert sich auch nicht, wenn die Intensität der Strahlung
erhöht wird. Für eine Temperaturerhöhung bräuchte man
eine Strahlungsquelle mit höherer mittlerer Energie, also
z. B. den Sirius anstatt der Sonne...

Wenn das richtig wäre, dann könnte man mit einem CO2-Laser (10um
Wellenlänge, entspricht dem Maximum des Spektrums eines Körpers mit
300K) nicht Schweißen und sowas machen.

Guter Einwand. Zu bedenken ist jedoch, dass Laser alles andere
als Schwarzkörperstrahlung aussenden sondern in die Kategorie
der Nichtgleichgewichts-Strahler einzuordnen sind, mit einer
Energie-Verteilungsfunktion ähnlich einer Delta-Funktion.

Auch wenn die Wellenlänge hier relativ groß ist, glaube ich
mich zu erinnern, dass die effektive Temperatur von Laserstrahlung
deutlich höher liegt als bei einem Schwarzkörper, dessen
Intensitätsmaximum mit der Laserwellenlänge zusammenfällt.
(Eine Google-Suche führt auf ein Paper von C. Essex, American
Journal of Physics 71/10 (2003) 969-78, dessen Abstract
ähnliches zu suggerieren scheint, an dessen Volltext
ich aber leider nicht auf die Schnelle herankomme).

Weiß hierzu jemand genaueres?

MfG

Andreas

[Andreas Pflug]

Post by Roland Damm

Post by Andreas Pflug
Damit würfelt die Lichtstrahlung nur noch
mit den an/abgeregten Festkörperzuständen herum, ohne
die mittlere Anregungs-Energie im Festkörper zu erhöhen.
Das ändert sich auch nicht, wenn die Intensität der Strahlung
erhöht wird. Für eine Temperaturerhöhung bräuchte man
eine Strahlungsquelle mit höherer mittlerer Energie, also
z. B. den Sirius anstatt der Sonne...

Wenn das richtig wäre, dann könnte man mit einem CO2-Laser (10um
Wellenlänge, entspricht dem Maximum des Spektrums eines Körpers mit
300K) nicht Schweißen und sowas machen.

Ein guter Hinweis hierzu findet sich unter

http://arxiv.org/PS_cache/cond-mat/pdf/0209/0209043.pdf

In dieser Arbeit wird die Temperatur einer
Strahlungsverteilung mit quantenmechanischen
und statistischen Methoden errechnet.
Für einen He-Ne-Laser, dessen Wellenlänge
im Falle eines Schwarzkörpers gerade mal ~ 20000 K
ergeben würde, ergeben sich bei Berücksichtigung
der Nichtgleichgewichts-Strahlung Temperaturen
im Bereich einiger 10^10 K(!).

Viele Grüße

Andreas

[Roland Damm]

Moin,

Post by Andreas Pflug

Post by Roland Damm
Wenn das richtig wäre, dann könnte man mit einem CO2-Laser (10um
Wellenlänge, entspricht dem Maximum des Spektrums eines Körpers mit
300K) nicht Schweißen und sowas machen.

Guter Einwand. Zu bedenken ist jedoch, dass Laser alles andere
als Schwarzkörperstrahlung aussenden sondern in die Kategorie
der Nichtgleichgewichts-Strahler einzuordnen sind, mit einer
Energie-Verteilungsfunktion ähnlich einer Delta-Funktion.

Ich würde sagen, wür das Strahlungs- und damit Temperaturgleichgewicht
spielt die Wellenlänge erst mal garkeine Rolle. Die Temperatur ist
abgeglichen, wenn der eine Körper an den anderen so viel Leistung
abstrahlt/überträgt wie umgekehrt. Und ein Laser strahlt nun mal pro
Fläche ziemlich viel Leistung ab. B.z.w. wegen der guten Parallelität
kann man den Laser auf einen so kleinen Punkt bündeln, dass aus
diesem Punkt sehr viel Leistung pro Fläche rauskommt. Aber Lichtwege
sind ja umkehrbar, daher kann man sich einen Laser auch zwanglos als
Rundstrahler vorstellen, nur eben ein sehr kleiner mit einer
passenden Optik dran.

CU Rollo

[roland franzius]

Post by Roland Damm
Moin,

Post by Andreas Pflug

Post by Roland Damm
Wenn das richtig wäre, dann könnte man mit einem CO2-Laser (10um
Wellenlänge, entspricht dem Maximum des Spektrums eines Körpers mit
300K) nicht Schweißen und sowas machen.

Guter Einwand. Zu bedenken ist jedoch, dass Laser alles andere
als Schwarzkörperstrahlung aussenden sondern in die Kategorie
der Nichtgleichgewichts-Strahler einzuordnen sind, mit einer
Energie-Verteilungsfunktion ähnlich einer Delta-Funktion.

Ich würde sagen, wür das Strahlungs- und damit Temperaturgleichgewicht
spielt die Wellenlänge erst mal garkeine Rolle.

Doch, genau darum geht es. Die ständige Verwechselung von Energie und
Temperatur*dEntropie in Prozessen ist die Gewähr daür, dass der damit
erzeugte Gedankengang keinerlei zwingende Konsequenzen besitzt.

Post by Roland Damm
Die Temperatur ist
abgeglichen, wenn der eine Körper an den anderen so viel Leistung
abstrahlt/überträgt wie umgekehrt.

Nein, das ist zwar eine Konsequenz aber nicht die Bedingung. Die
Temperatur ist gleich, wenn die über alle Wellenbereiche chaotisch
verteilte Temperaturstrahlung in beide Richtungen gleich ist.
Deterministische kohärente Strahlung in engen Wellenlängenbereichen läßt
sich von den thermodynamischen Chaoten vollständig trennen.

[Jens Dierks]

Post by Stefan Sprungk
Stellt sich die Frage nicht folgendermaßen. Ich habe einen schwarzen
Strahler, der mit der Temperatur T eine bestimmte Thermische Leistung
abstrahlt. Einen Teil dieser Leistung bündel ich durch eine Linse auf
ein kleines Raumgebiet. In dieses kleine Raumgebiet verbringe ich einen
anderen kleinen schwarzen Körper, der diese Strahlung aufnimmt und sich
dabei solange erhitzt, bis er im Strahlungsgleichgewicht mit seiner
Umgebung steht. Kann dieser Probekörper wärmer werden als die
Ausgangsquelle, von der die Wärmestrahlung stammt?

Nein, und das ist ja auch gerade die passende Vorstellung für die
Verletzung des 2. Hauptsatzes. Wenn man in einem Wärmebad, welches
sich im thermischen Gleichgewicht befindet, irgendeine Anordnung
aufstellen würde und dabei eine Temperaturdifferenz entsteht, so
könnte man daraus wieder eine gerichtete Energie gewinnen.

Post by Stefan Sprungk
Ich meine ja. Es
hängt nur von den geometrischen Verhältnissen ab.

Eben die geometrischen Verhältnisse verhindern das.
Man darf nicht ausser Acht lassen, dass die Wärmestrahlung des
Probekörpers sich ungerichtet ausbreitet, und so direkt an der
Oberfläche ihre maximale Leistungsdichte hat (insofern der
Körper heisser als die Umgebung ist).
Diese ungerichtete Strahlung kann man höchstens mit einem
Paraboloid wieder auf die gleiche Volumenoberfläche abbilden,
so dass keine Strahlung entweicht. Die Abbildung ist dabei 1:1.
Bei einer kleineren Abbildung entweicht automatisch so viel
Strahlung, dass die Leistungsdichte nicht höher wird.

Post by Stefan Sprungk
Man kann das ganze mal rechnen (kugelförmiger Kugelstrahler).
P=q*A*T^4 wobei q die Boltzmann Konstante darstellt
P=q*4*r^2*pi*T^4 wobei r der Radius des kugelförmigen Strahlers ist
Leistungsdichte S=dP/dA im Abstand R
S(R)=q*4*r^2*pi*T^4/(4*R^2*pi)
S(R)=q*(r/R)^2*T^4
Eine Linse der Fläche AL bündelt die Strahlung verlustfrei auf eine
Brennpunktfläche Ab, die gleich der Fläche des Probekörpers sei.

...

Post by Stefan Sprungk
Tb/T > 1 wenn sqrt(r/R)*wurzel-aus-4(Al/Ab) > 1
Damit ist erwiesen, das die Brennpunkttemperatur größer als beim
Strahler werden kann und das dies lediglich von den geoemetrischen
Eigenschaften wie Entfernen und Linsenbrennweite etc. abhängt.

Bewiesen ist noch nichts, du musst noch eine Wahl von Parametern
angeben, bei der Tb/T>1 wird. (Die Formel habe ich nicht überprüft)

Jens

[h***@fho-emden.de]

Post by Stefan Sprungk

Post by Ralf Pfeifer
Hallo liebe alle,
in seiner regelmäßigen Kolumne 'Physikalische Unterhaltungen' in
Spektrum der Wissenschaft schreibt Norbert Treiz (appl. Prof. für
"Der Brennpunkt eines Hohlspiegels oder einer Linse heißt so, weil es
bei Sonnenschein dort sehr heiß werden kann - wenn auch nicht heißer,
als auf der Sonne selbst."

Stellt sich die Frage nicht folgendermaßen. Ich habe einen schwarzen
Strahler, der mit der Temperatur T eine bestimmte Thermische Leistung
abstrahlt. Einen Teil dieser Leistung bündel ich durch eine Linse auf
ein kleines Raumgebiet. In dieses kleine Raumgebiet verbringe ich einen
anderen kleinen schwarzen Körper, der diese Strahlung aufnimmt und sich
dabei solange erhitzt, bis er im Strahlungsgleichgewicht mit seiner
Umgebung steht. Kann dieser Probekörper wärmer werden als die
Ausgangsquelle, von der die Wärmestrahlung stammt? Ich meine ja. Es
hängt nur von den geometrischen Verhältnissen ab.
Man kann das ganze mal rechnen (kugelförmiger Kugelstrahler).
P=q*A*T^4 wobei q die Boltzmann Konstante darstellt
P=q*4*r^2*pi*T^4 wobei r der Radius des kugelförmigen Strahlers ist
Leistungsdichte S=dP/dA im Abstand R
S(R)=q*4*r^2*pi*T^4/(4*R^2*pi)
S(R)=q*(r/R)^2*T^4
Eine Linse der Fläche AL bündelt die Strahlung verlustfrei auf eine
Brennpunktfläche Ab, die gleich der Fläche des Probekörpers sei.
Die Thermische Leitung, die auf den Probekörper einstrahlt ist dann
Pb=S(R)*Al=q*(r/R)^2*T^4*Al
Wenn Pb > P , so entspricht dies einer höheren Oberflächentemperatur als
T. Nach dem Boltzmann Gesetzt errechnet sich Tb wie folgt.
Pb=q*Ab*Tb^4=q*(r/R)^2*T^4*Al
Die erreichbare Temperatur Tb lässt sich nun direkt ausrechnen.
Tb^4=(r/R)^2*T^4*Al/Ab
Tb=T*sqrt(r/R)*wurzel-aus-4(Al/Ab)
Tb/T > 1 wenn sqrt(r/R)*wurzel-aus-4(Al/Ab) > 1
Damit ist erwiesen, das die Brennpunkttemperatur größer als beim
Strahler werden kann und das dies lediglich von den geoemetrischen
Eigenschaften wie Entfernen und Linsenbrennweite etc. abhängt.
MFG Stefan

Meiner Meinung nach hat Stefan Sprungk recht
(ohne den Formeln auf den Grund zu gehen):

Stellen wir uns also vor, das Gerät (Hohlspiegel) hat eine
Eintrittsfläche A. Dort herrscht die Bestrahlungsstärke
E=dPhi/dA=Phi/A . Diese wird angegeben in W/m2.
a) das einfallende Licht wird von der Sonne erzeugt.
Deren Temperatur sei 6000K.
b) das einfallende Licht wird von einer Menge spezieller
Halogenlampen erzeugt, die das Spektrum des
Sonnenlichts erzeugen (damit niemand meckert), aber
mit höchstens 3000K Glühfadentemperatur.
Nach Meinung der meisten Poster hier kann die im Brenn-
punkt erzeugte Temperatur (stecknadelkopfgroßer schwarzer
Körper) nicht größer werden als die des erzeugenden
Strahlers.
Wie kann denn dieser schwarze Körper feststellen, welcher
Strahler die Bestrahlungsstärke erzeugt hat - die Sonne oder
die Lampen ?
Mit anderen Worten: die im Brennpunkt erzeugte Temperatur
hat nichts zu tun mit der Temperatur des Strahlers,
sondern bloß mit der Relation von aufgenommener und ab-
geführter Energie.

Schönen Gruß --Gernot Hoffmann

[Manfred Ullrich]

Post by h***@fho-emden.de
b) das einfallende Licht wird von einer Menge spezieller
Halogenlampen erzeugt, die das Spektrum des
Sonnenlichts erzeugen (damit niemand meckert), aber
mit höchstens 3000K Glühfadentemperatur.

3000K Glühfadentemperatur können nicht das Spektrum des Sonnenlichtes erzeugen.

Gruß, Manfred

[h***@fho-emden.de]

Post by Manfred Ullrich

Post by h***@fho-emden.de
b) das einfallende Licht wird von einer Menge spezieller
Halogenlampen erzeugt, die das Spektrum des
Sonnenlichts erzeugen (damit niemand meckert), aber
mit höchstens 3000K Glühfadentemperatur.

3000K Glühfadentemperatur können nicht das Spektrum des Sonnenlichtes erzeugen.
Gruß, Manfred

Mit Filtern geht's. Seite 5 hier:
http://www.fho-emden.de/~hoffmann/prooflight18092003.pdf

Schönen Gruß --Gernot Hoffmann

[Manfred Ullrich]

Post by Ralf Pfeifer
Was meint Ihr dazu?
Ach, und was bedeutet eigentlich das 'appl.' vor dem Professor?

Ich habe dazu eine recht einfache Ansicht:
Wenn Du mit einem normalem Spiegel das Sonnenlicht auf einen Körper wirfst,
"sieht" der Körper zwei Sonnen, eine direkt, eine über den Spiegel.
Wenn Du mit einhundert Spiegeln das machst, sieht der Körper 101 Sonnen.
Du kannst das Spiel immer weiter treiben. Der Grenzfall ist der, dass der
Körper ringsum, dicht an dicht, Sonnen sieht. Das ist so, als säße er
in einer Hohlkugel mit der Sonnenoberfläche.

Und was für eine Temperatur kann der Körper dann nur annehmen:
Die Sonnenoberflächentemperatur.

Gruß, Manfred

[Jörn Donges]

Post by Ralf Pfeifer
"Der Brennpunkt eines Hohlspiegels oder einer Linse heißt so, weil es
bei Sonnenschein dort sehr heiß werden kann - wenn auch nicht heißer,
als auf der Sonne selbst."

Wenn der Brennfleck heißer wird als die Sonnenoberfläche, dann fließt
Wärmestrahlung vom Brennfleck zur Sonne und heizt diese auf.
Man könnte also durch eine Anordnung aus Linsen und Spiegeln die
Temperatur jeglicher Strahlungsquelle erhöhen, was offensichtlich ein
Widerspruch ist.

Gruß Jörn

[Stefan Ram]

Post by Jörn Donges
Wenn der Brennfleck heißer wird als die Sonnenoberfläche, dann fließt
Wärmestrahlung vom Brennfleck zur Sonne und heizt diese auf.

Man kann dies vergleichen mit Wasserquellen (Stromquellen), die
alle denselben Druck d (dieselbe Spannung U) haben. Wenn man
nun ihre Wasser (Ladungsträger) mit Schläuchen (Leitern)
zusammenführt, kann man zwar durch Hinzunahme weiterer Quellen
mehr Wasser (mehr Strom) erhalten, aber nie mehr Druck als d (U).

Man kann sich auch vorstellen, der Brennpunkt läge auf einer
Erde, die vollständig von der Sonnenoberfläche umgeben wäre.
Dann erwärmt er sich, bis er die Temperatur dieser Fläche hat.

Ist aber nun (wie bei uns) nur ein Teil des Himmels Sonne, so
wird an den restlichen (kälteren) Himmel Wärme abgegeben,
was verhindert, daß sich jemals das Gleichgewicht des
vorherigen Absatzes einstellt.

Ein Brennglas vergrößert die scheinbare Fläche der Sonne so,
daß sich die Situation dann wieder der des nunmehr-vorvorigen
Absatzes annhährt.

[Ralf Pfeifer]

Post by Stefan Ram

Post by Jörn Donges
Wenn der Brennfleck heißer wird als die Sonnenoberfläche, dann fließt
Wärmestrahlung vom Brennfleck zur Sonne und heizt diese auf.

Man kann dies vergleichen mit Wasserquellen (Stromquellen), die
alle denselben Druck d (dieselbe Spannung U) haben. Wenn man
nun ihre Wasser (Ladungsträger) mit Schläuchen (Leitern)
zusammenführt, kann man zwar durch Hinzunahme weiterer Quellen
mehr Wasser (mehr Strom) erhalten, aber nie mehr Druck als d (U).

Ähm ... darf ich Deine Aufmerksamkeit auf das hier lenken:

http://de.wikipedia.org/wiki/Hydraulischer_Widder

... oder habe ich Deine Erklärung missverstanden?


Gruß, Ralf.

[Stefan Ram]

Post by Ralf Pfeifer

Post by Stefan Ram
Man kann dies vergleichen mit Wasserquellen (Stromquellen), die
alle denselben Druck d (dieselbe Spannung U) haben. Wenn man
nun ihre Wasser (Ladungsträger) mit Schläuchen (Leitern)
zusammenführt, kann man zwar durch Hinzunahme weiterer Quellen
mehr Wasser (mehr Strom) erhalten, aber nie mehr Druck als d (U).

Ich hätte hier wohl an einigen Stellen »Potential« statt
»Spannung« sagen sollen.

Post by Ralf Pfeifer
http://de.wikipedia.org/wiki/Hydraulischer_Widder
... oder habe ich Deine Erklärung missverstanden?

Meine Ausführungen bezogen sich auf transformatorfreie
Situationen. Beim Widder wird zuerst Druck in Geschwindigkeit
transformiert und dann Geschwindigkeit wieder in Druck in
einem eingegrenzten Bereich und im Nichtgleichgewicht.

Bei einem Brennfleck wäre eine Entsprechung so: Die
Sonnenenergie wird zunächst verwendet um im Brennpunkt
endotherm A chemisch nach B zu wandeln. Dann wird B bis auf
Sonnentemparatur erhitzt. Nun wird durch Hinzugabe des
Katalysators C das B exotherm in A gewandelt. Dadurch erhöht
sich dann die Temperatur des Brennpunkts vorübergehend.

[Ralf Pfeifer]

Post by Jörn Donges

Post by Ralf Pfeifer
"Der Brennpunkt eines Hohlspiegels oder einer Linse heißt so, weil es
bei Sonnenschein dort sehr heiß werden kann - wenn auch nicht heißer,
als auf der Sonne selbst."

Wenn der Brennfleck heißer wird als die Sonnenoberfläche, dann fließt
Wärmestrahlung vom Brennfleck zur Sonne und heizt diese auf.
Man könnte also durch eine Anordnung aus Linsen und Spiegeln die
Temperatur jeglicher Strahlungsquelle erhöhen, was offensichtlich ein
Widerspruch ist.

Ja, daran habe ich inzwischen auch gedacht. Damit wäre es sogar ein
Perpetuum Mobile 1. Art.

Gruß, Ralf.

[Roland Franzius]

Post by Ralf Pfeifer

Post by Jörn Donges

Post by Ralf Pfeifer
"Der Brennpunkt eines Hohlspiegels oder einer Linse heißt so, weil es
bei Sonnenschein dort sehr heiß werden kann - wenn auch nicht heißer,
als auf der Sonne selbst."

Wenn der Brennfleck heißer wird als die Sonnenoberfläche, dann fließt
Wärmestrahlung vom Brennfleck zur Sonne und heizt diese auf.
Man könnte also durch eine Anordnung aus Linsen und Spiegeln die
Temperatur jeglicher Strahlungsquelle erhöhen, was offensichtlich ein
Widerspruch ist.

Ja, daran habe ich inzwischen auch gedacht. Damit wäre es sogar ein
Perpetuum Mobile 1. Art.

Grrr....

[Jörn Donges]

Wenn der Brennfleck heißer wird als die Sonnenoberfläche, dann fließt Wärmestrahlung vom Brennfleck zur Sonne und heizt diese auf.

Gleichzeitig 'fließt' aber auch Wärmestrahlung, und ggf. weit mehr
Wärmestrahlung, von der Sonne zur Lupe/Spiegel, wodurch die Sonne Energie
verliert!

Was ich eigentlich sagen wollte (und es steht ja auch schon woanders im
Thread) ist, dass nach dem 2. Hauptsatz der Nettostrom an Wärmeenergie
immer vom Körper mit höherer Temperatur zu dem mit niedrigerer fließt,
und zwar solange bis beide die gleiche Temperatur haben. Da ja der
Brennpunkt nur ein Bild der Sonne ist, kann er sich also nur solange
aufheizen, bis er dieselbe Temperatur hat wie die Sonnenoberfläche, aber
dann nicht mehr weiter.

Ob eine Lupe da ist oder nicht macht ja thermodynamisch überhaupt keinen
Unterschied, es handelt sich in beiden Fällen um einen thermischen
Kontakt zweier Wärmestrahler, nur wird bei der Fokussierung mit der Lupe
eine kleinere Fläche mot höherer Intensität bestrahlt.

Man könnte also durch eine Anordnung aus Linsen und Spiegeln die Temperatur jeglicher Strahlungsquelle erhöhen, was offensichtlich
ein Widerspruch ist.

Ich denke, das könntest du (s.o.) so allgemein nicht nicht.
Natürlich kannst du die Wärmequelle punktuell aufheizen.
(Interessant für Ideen, die um den 2. Hauptsatz der Thermodynamik ranken)
So kannst du z.B. Sonnenstrahlung nutzen, um einen Laser zu betreiben,
der gezielt eine Stelle auf der Sonne weiter aufzuheizen versucht.
IMO geht es aber hier um die Frage, ob soetwas auch mit Lupen
und Spiegeln geht. Rein vom Energiestandpunkt aus geht das sicher.

Ja ok vermutlich geht sowas, das fällt aber für mich nicht mehr unter
thermischen Kontakt :)

Benno

Gruß Jörn

[Roland Damm]

Moin,

Wenn der 2. Hauptsatz einer solchen Konstruktion entgegenstehen
würde, so dürfte es (so habe ich ihn verstanden) überhaupt keine
derartige Konstruktion geben, die einen Punkt heißer als die Sonne
macht.

Doch, nur dass diese Konstruktion eine Senke für Wärme braucht. Willst
du mit einem Solarkraftwerk einen Laser antreiben, brauchst du einen
Wandler, der die Wärme der Sonnenstrahlung in Strom umsetzt, und das
geht nur mit Verlusten die du irgendwo wegkühlen musst. Das System
ist nicht mehr geschlossen und deswegen widerspricht es nicht mehr
dem 2. HS.

Ob es aber eine derartige Konstruktion mit Linsen und Spiegeln
gibt, bleibt dabei weiter offen. Vielleicht geht es wirklich nicht,
IMO taugt der 2. Hauptsatz dann aber nicht als Gegenargument.

Eine Konstruktion aus Spiegeln oder Linsen würde keine Wärmesenke
benötigen. Ich glaube nicht, das es dabei zur Erhöhung der Temperatur
irgendeiner Stelle beitragen könnte, wenn Licht in den Dunklen
Weltraum weggestrahlt wird anstatt z.B. auf die Sonne selbst
zurückfällt. Nur Spiegel und Linsen alleine machen wohl noch keine
Wärmekraftmaschine und deswegen sagt hier der 2. HS., dass man damit
keine Temperatur höher als die der Sonne erreichen kann.

CU Rollo

[Ralf Pfeifer]

Post by Roland Damm
Doch, nur dass diese Konstruktion eine Senke für Wärme braucht. Willst
du mit einem Solarkraftwerk einen Laser antreiben, brauchst du einen
Wandler, der die Wärme der Sonnenstrahlung in Strom umsetzt, und das
geht nur mit Verlusten die du irgendwo wegkühlen musst.

Ach so.
Eine Solarzelle ist nicht denkbar, die bei Temperaturen
der Sonnenoberfläche betrieben wird, die Strahlen der Sonne
aufnimmt und Strom abgibt !? (<- ist sowas eigentlich auch PLENKEN?)

Ja. Weil die Solarzelle selber mit der gleichen Temperatur wie
die Sonne auftritt und Wärmestrahlung abgibt. Die Elektronen,
die eigentlich durch die Sonnenstrahlung angeregt werden sollen,
sind aufgrund der Temperaturen eh nicht mehr an ihrem Platz.

Betrachtet man nur Wärme, so ist dies wohl so.
Bei Strahlung hatte ich sowas aber doch als
möglich vermutet. Falsche Vermutung?

Unterliegt wie die Wärme den 2. Hauptsatz.


Gruß, Ralf.

[Ralf Pfeifer]

Post by Roland Damm
Eine Konstruktion aus Spiegeln oder Linsen würde keine Wärmesenke
benötigen. Ich glaube nicht, das es dabei zur Erhöhung der Temperatur
irgendeiner Stelle beitragen könnte, wenn Licht in den Dunklen
Weltraum weggestrahlt wird anstatt z.B. auf die Sonne selbst
zurückfällt.

Meiner Meinung nach schon. Wenn das Licht wieder zur Quelle
zurückgeschickt wird, ist das wie eine Isolation. Bei einer
Wärmequelle führt dies zu einer Erwärmung.

Da die Quelle kontinuierlich und ohne Abkühlung in den
Weltraum abstrahlt, kann sie offensichtlich als Wärmequelle
angesehen werden.


Gruß, Ralf.

[Roland Damm]

Moin,

Post by Ralf Pfeifer

Post by Roland Damm
Eine Konstruktion aus Spiegeln oder Linsen würde keine Wärmesenke
benötigen. Ich glaube nicht, das es dabei zur Erhöhung der
Temperatur irgendeiner Stelle beitragen könnte, wenn Licht in den
Dunklen Weltraum weggestrahlt wird anstatt z.B. auf die Sonne
selbst zurückfällt.

Meiner Meinung nach schon. Wenn das Licht wieder zur Quelle
zurückgeschickt wird, ist das wie eine Isolation. Bei einer
Wärmequelle führt dies zu einer Erwärmung.
Da die Quelle kontinuierlich und ohne Abkühlung in den
Weltraum abstrahlt, kann sie offensichtlich als Wärmequelle
angesehen werden.

Das heißt aber, die anderen Stellen der Sonne sind nur deswegen
kälter, weil sie ihre Wärme abstrahlen können - in eine Senke eben.
Somit haben wir zumindest schon mal wieder kein PM.

CU Rollo

[Jan Bruns]

Post by Jörn Donges

Natürlich kannst du die Wärmequelle punktuell aufheizen.
(Interessant für Ideen, die um den 2. Hauptsatz der Thermodynamik ranken)
So kannst du z.B. Sonnenstrahlung nutzen, um einen Laser zu betreiben,
der gezielt eine Stelle auf der Sonne weiter aufzuheizen versucht.
IMO geht es aber hier um die Frage, ob soetwas auch mit Lupen
und Spiegeln geht. Rein vom Energiestandpunkt aus geht das sicher.

Ist aber fraglich, ob das auch noch geht, wenn Erde und sonne die gleiche
Temperatur haben.

Post by Jörn Donges
Ja ok vermutlich geht sowas, das fällt aber für mich nicht mehr
unter thermischen Kontakt :)

Da es aber solche Konstruktionen gibt
(großes Solarkraftwerk + Laser oder andere Heizeinrichtung)
ist IMO geklärt, dass dieser 2.Hauptsatz kein Gegenargument darstellt.
Ob es aber eine derartige Konstruktion mit Linsen und Spiegeln
gibt, bleibt dabei weiter offen. Vielleicht geht es wirklich nicht,
IMO taugt der 2. Hauptsatz dann aber nicht als Gegenargument.

Angenommen es gelingt, zwischen 2 Körpern gleicher Temperatur dauerhaft
ein Strahlungsungleichgewicht herzustellen. D.h., es strahlt insgesamt
Leistung vom einen Körpern zum anderen, so daß sich auf Dauer ein
Temperaturungleichgewicht einstellen muss, auf daß sich das
strahlungsgleichgewicht einstellen kann.

Ein Temperaturungleichgewicht ist aber dazu geeignet, mit technischen
Mitteln "nebenwirkungsfrei" Energie aus dem Gesamtsystem (bzw. den beiden
Körpern) zu entnehmen. Einzige Folge wäre eine Abkühlung beider Körper
um die Energieentnahme.

Das wär' natürlich best. Man baut sich dann einfach 'nen Kasten, der
bei Stromentnahme abkühlt, und ansonsten den Strom eben nur aufgrund
von Wärmezufuhr mit 100% Wirkungsgrad erzeugt.

Das geht höchstwahrscheinlich nicht. Und vielleicht gibt es gerade deshalb
auch keine Solarzellen, die schon bei Zimmertemperatur aus normaler
Wärmestrahlung Strom erzeugen können (oder gibt es die?).

Gruss

Jan Bruns

[Andreas Pflug]

Post by Jan Bruns
Das geht höchstwahrscheinlich nicht. Und vielleicht gibt es gerade deshalb
auch keine Solarzellen, die schon bei Zimmertemperatur aus normaler
Wärmestrahlung Strom erzeugen können (oder gibt es die?).

Solarzellen würden auch im Backofen keinen Strom erzeugen,
weil dafür eine Spannung benötigt werden würde. Eine
solche Spannung entsteht aber nur dann, wenn Elektronen und
Löcher nicht im thermischen Gleichgewicht sind, d. h.
wenn die Quasi-Ferminiveaus aufspalten.

Mit Sonnenstrahlung funktioniert dies, weil diese
Strahlung eine Temperatur hat, die normalerweise
erheblich von der Umgebungstemperatur einer
Solarzelle abweicht; damit sind wir wieder
beim Ursprungsthema ;-)

Viele Grüße

Andreas