Absorption thermischer Strahlung durch atmosphärische Gase
Absorption thermischer Strahlung durch atmosphärische Gase Absorption thermischer Strahlung durch atmosphärische Gase
3 Das Experiment Abb. 3.17.: Messung zur Analyse der Absorptionseigenschaften verschiedener atmosphärischer Gase mit dem Plexiglasrohr und der 500W-Baulampe als Strahlungsquelle. Gase zurückzuführen sind, sondern ihre Ursache vermutlich in den Luftbewegungen zwischen Lampe und Messrohr haben. Trotzdem lassen sich beim Befüllen mit den Treibhausgasen Kohlendioxid, Methan und Distickstoffoxid wieder deutlich absinkende Spannungswerte beobachten. Der relative Vergleich der Spannungswerte zur Messung aus Abb. 3.12 zeigt aber, dass diese hier nicht so stark absinken, die Absorption also schwächer ausfällt. Dieser Unterschied lässt sich auf das Emissionsspektrum der Strahlungsquellen zurückführen: die Baulampe emittiert im Vergleich zum keramischen Strahler verhältnismäßig wenig im Infrarotbereich, weshalb die absorbierten Anteile der gesamten Strahlungsleistung insgesamt kleiner ausfallen. Doch auch eine Veränderung der absorbierten Strahlungsleistungsanteile im Einzelnen ist festzustellen. So absorbiert Distickstoffoxid nun, entgegen der Messung mit dem keramischen Strahler als Strahlungsquelle, leicht weniger als Methan. Im Spannungsverlauf der in Abb. 3.18 abgebildeten Messung unter Verwendung des Bunsenbrenners sinken die Werte beim Befüllen des Rohrs mit Kohlendioxid sogar fast um die Hälfte ab. Auch Distickstoffoxid absorbiert in größerem Maße als unter Verwendung der anderen Strahlungsquellen. Mit Methan ist nach einem anfänglichen leichten Rückgang der empfangenen Strahlungsleistung hingegen überhaupt keine Absorption festzustellen. Wie bereits in der Diskussion der Wahl der Strahlungsquellen aus Abschnitt 3.1 beschrieben, lässt sich das Emissionsspektrum des Bunsenbrenners nicht als Schwarzkörperspektrum nähern. Vielmehr ist ein solches mit Emissionsbanden angeregter Luftbestandteile überlagert. 46
3.2 Durchführung des Experiments Abb. 3.18.: Messung zur Analyse der Absorptionseigenschaften verschiedener atmosphärischer Gase mit dem Plexiglasrohr und dem Bunsenbrenner als Strahlungsquelle. Besonders in den Spektralbereichen der Absorptionsbanden von Kohlendioxid wird aufgrund des großen Vorkommens in Luft viel Strahlungsleistung frei. Dies erklärt die im Vergleich zu den anderen Strahlungsquellen viel stärker ausfallende Absorption von Kohlendioxid. Auffallend ist hier auch der über die gesamte Messung stetig abfallende Spannungsverlauf. Da sich die Spannungswerte jeweils asymptotisch des mit Luft gemessenen Spannungswertes zu nähern scheinen wurde zunächst vermutet, dass die PET-Folie undicht sei und Gas austreten könne. Mit einer anschließenden Messung unter Verwendung des keramischen Strahlers konnte dies aber ausgeschlossen werden, da diese Durchführung keinerlei Abfall der Spannungswerte zeigte. Eventuell ist dieser störende Effekt auf eine Veränderung der Mischungsverhältnisse im Gasgemisch des Bunsenbrenners zurückzuführen. Wie die Spannungsverläufe weisen auch die Temperaturverläufe der Messungen deutliche Unterschiede auf. Während die Temperaturwerte aus Abb. 3.18 einen ähnlichen Verlauf wie im Falle der Durchführung mit dem Plexiglasrohr und dem keramischen Strahler beschreiben, also die Theorie der Thermalisation auch weitgehend bestätigen, zeigt die Messung unter Verwendung der Baulampe aus Abb. 3.17 ähnliche Merkmale, wie die durch Wärmeleitungseffekte gestörten Temperaturmesswerte unter Verwendung des Aluminiumrohrs. Die erste Vermutung, dass sich dieser offensichtliche, trotz der Verwendung des Plexiglasrohrs, erneut große Einfluss der Wärmeleitung auf eine niedrigere Temperatur des Rohrs aufgrund einer schwächeren Erwärmung durch die Baulampe 47
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3.2 Durchführung des Experiments<br />
Abb. 3.18.: Messung zur Analyse der <strong>Absorption</strong>seigenschaften verschiedener <strong>atmosphärische</strong>r <strong>Gase</strong><br />
mit dem Plexiglasrohr und dem Bunsenbrenner als <strong>Strahlung</strong>squelle.<br />
Besonders in den Spektralbereichen der <strong>Absorption</strong>sbanden von Kohlendioxid wird<br />
aufgrund des großen Vorkommens in Luft viel <strong>Strahlung</strong>sleistung frei. Dies erklärt die<br />
im Vergleich zu den anderen <strong>Strahlung</strong>squellen viel stärker ausfallende <strong>Absorption</strong> von<br />
Kohlendioxid. Auffallend ist hier auch der über die gesamte Messung stetig abfallende<br />
Spannungsverlauf. Da sich die Spannungswerte jeweils asymptotisch des mit Luft<br />
gemessenen Spannungswertes zu nähern scheinen wurde zunächst vermutet, dass die<br />
PET-Folie undicht sei und Gas austreten könne. Mit einer anschließenden Messung<br />
unter Verwendung des keramischen Strahlers konnte dies aber ausgeschlossen werden,<br />
da diese Durchführung keinerlei Abfall der Spannungswerte zeigte. Eventuell ist dieser<br />
störende Effekt auf eine Veränderung der Mischungsverhältnisse im Gasgemisch des<br />
Bunsenbrenners zurückzuführen.<br />
Wie die Spannungsverläufe weisen auch die Temperaturverläufe der Messungen deutliche<br />
Unterschiede auf. Während die Temperaturwerte aus Abb. 3.18 einen ähnlichen<br />
Verlauf wie im Falle der Durchführung mit dem Plexiglasrohr und dem keramischen<br />
Strahler beschreiben, also die Theorie der Thermalisation auch weitgehend bestätigen,<br />
zeigt die Messung unter Verwendung der Baulampe aus Abb. 3.17 ähnliche Merkmale,<br />
wie die <strong>durch</strong> Wärmeleitungseffekte gestörten Temperaturmesswerte unter Verwendung<br />
des Aluminiumrohrs. Die erste Vermutung, dass sich dieser offensichtliche, trotz der Verwendung<br />
des Plexiglasrohrs, erneut große Einfluss der Wärmeleitung auf eine niedrigere<br />
Temperatur des Rohrs aufgrund einer schwächeren Erwärmung <strong>durch</strong> die Baulampe<br />
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