Strahlungsemission von echten Oberflächen
Das Stefan-Boltzmann-Gesetz, das die Netto-Wärmeübertragung durch Strahlung zwischen einem schwarzen Körper und einem umgebenden Medium bestimmt, sollte für echte Oberflächen modifiziert werden. Bei Oberflächen, die keine schwarzen Körper sind, folgt die Intensität der spektralen Strahlung nicht der Planckschen Verteilung, und die abgegebene Strahlung hat eine bevorzugte Emissionsrichtung.
Das modifizierte Stefan-Boltzmann-Gesetz für andere Oberflächen als schwarze Körper wird folgendermaßen definiert:
Q
Strahlung = e s A ( T
s
4 - T
a
4 )
Dabei ist e die Abstrahlung der strahlenden Oberfläche, definiert als Verhältnis zwischen dem Emissionsvermögen der Oberfläche und dem Emissionsvermögen eines schwarzen Körpers bei derselben Temperatur. Materialien wird ein Abstrahlungswert von 0 bis 1,0 zugewiesen. Ein schwarzer Körper hat den Abstrahlungswert 1,0 und ein perfekter Wärmereflektor den Wert 0.
Die Abstrahlung ist eine Materialeigenschaft, die sich nach der Oberflächentemperatur und der Oberflächenbeschaffenheit richtet. In der folgenden Tabelle werden die Abstrahlungswerte für einige Materialien aufgelistet:
|
Metall
|
Temperatur (oC)
|
Abstrahlung
|
|
Aluminium
Poliert
Raue Oberfläche
Oxidiert
|
50-500
20-50
200
|
0.04-0.06
0.06-0.07
0.11
|
|
Messing
Poliert
Gewalzt
Nicht oxidiert
Oxidiert
|
200
20
25
200
|
0.03
0.06
0.035
0.61
|
|
Bronze
Poliert
|
50
|
0.1
|
|
Kohlenstoff
Kohlenfaden
Grafit
Nicht oxidiert
|
1000-1400
0-3600
100
|
0.53
0.7-0.8
0.81
|
|
Kupfer
Kalorisiert
Kommerziell
Poliert
Nicht oxidiert
Oxidiert
|
100
20
50-100
100
50
|
0.26
0.07
0.02
0.02
0.6-0.7
|
|
Glas
|
20-100
|
0.94-0.91
|
|
Gusseisen
Rostig
Oxidiert
Nicht oxidiert
|
25
200
100
|
0.65
0.64
0.21
|
|
Blei
Oxidiert
Nicht oxidiert
|
200
200
|
0.96
0.63
|
|
Nickel
Poliert
Oxidiert
Nicht oxidiert
|
200-400
200
25
|
0.05-0.1
0.37
0.045
|
|
Platin
Poliert
Nicht oxidiert
|
200-600
25
|
0.05-0.1
0.037
|
|
Porzellan
|
20
|
0.92
|
|
Quarz
|
----
|
0.92
|
|
Gummi
Hartgummi
Weichgummi
|
20
20
|
0.95
0.86
|
|
Silizium
|
----
|
0.92
|
|
Silber
Poliert
Nicht oxidiert
|
200-600
100
|
0.02-0.03
0.02
|
|
Stahl
Raue Oberfläche
Poliert
Oxidiert
Nicht oxidiert
Legierung
|
50
750-1050
200-600
100
500
|
0.95-0.98
0.52-0.56
0.8
0.08
0.35
|
|
Zink
Oxidiert
Nicht oxidiert
|
200-300
300
|
0.04-0.05
0.05
|