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:

QStrahlung = ε σ A ( Ts 4 - Ta 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) Emissionsgrad

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

Kohlendioxid

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

20 - 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

052 - 0.56

0.8

0.08

0.35

Zink

Oxidiert

Nicht oxidiert

200 - 300

300

0.04 - 0.05

0.05