Stefan-Boltzmann-Gesetz-Rechner

Das Stefan-Boltzmann-Gesetz verknüpft die absolute Temperatur einer Oberfläche mit der elektromagnetischen Energie, die sie als Wärmestrahlung abgibt. Ein idealer schwarzer Körper emittiert eine Wärmestromdichte gleich der Stefan-Boltzmann-Konstante mal der vierten Potenz der Temperatur. Reale Oberflächen werden häufig als graue Körper modelliert, indem dieser Wert mit dem Emissionsgrad multipliziert wird. Dieser Rechner verwendet die Konstante 5.670374419 mal zehn hoch minus acht Watt pro Quadratmeter pro Kelvin hoch vier. Die Temperatur muss in Kelvin eingegeben werden, da die Beziehung zur vierten Potenz auf der absoluten Temperatur beruht. Celsius- oder Fahrenheitwerte dürfen nicht direkt eingesetzt werden. Der Emissionsgrad ist eine dimensionslose Zahl zwischen null und eins. Er beschreibt, wie wirksam die Oberfläche im Vergleich zu einem perfekten schwarzen Körper strahlt. Polierte Metalle können niedrige Emissionsgrade haben, oxidierte, lackierte oder nichtmetallische Oberflächen oft höhere. Der Emissionsgrad kann von Wellenlänge, Temperatur, Oberflächenbeschaffenheit und Blickrichtung abhängen. Verwenden Sie daher einen für Material und Bedingungen passenden Wert. Die berechnete Wärmestromdichte ist die abgestrahlte Leistung je Flächeneinheit. Multipliziert mit der eingegebenen Fläche ergibt sie die gesamte Strahlungsleistung; deren Produkt mit der Zeit ergibt die abgestrahlte Energie. Diese Werte beschreiben die Bruttoemission der gewählten Oberfläche. Einstrahlung von umgebenden Objekten wird nicht automatisch abgezogen. Für den Netto-Strahlungswärmeaustausch mit einer großen Umgebung wird üblicherweise die Differenz der vierten Potenzen von Oberflächen- und Umgebungstemperatur verwendet, abhängig von Annahmen zu Geometrie und Emissionsgrad. Die Abhängigkeit von der vierten Potenz macht den Temperatureinfluss besonders stark. Eine Verdopplung der absoluten Temperatur erhöht die ideale emittierte Wärmestromdichte um das Sechzehnfache, nicht um das Zweifache. Das ist für Öfen, thermische Regelung von Raumfahrzeugen, Infrarotmessungen, Hitzeschilde, Beleuchtung, Bauphysik und Hochtemperaturfertigung wichtig. Das einfache Modell einer grauen Oberfläche eignet sich für schnelle Abschätzungen und Lernzwecke. Komplexe umschlossene Räume können Sichtfaktoren, wellenlängenabhängige Eigenschaften, strahlungsaktive Gase, Reflexion oder gekoppelte Konvektion und Wärmeleitung erfordern. Prüfen Sie Flächendefinitionen und Materialdaten und berücksichtigen Sie geeignete Sicherheitsreserven, bevor Sie das Ergebnis für Geräteauslegung oder Wärmeschutzentscheidungen einsetzen.