Absorption thermischer Strahlung durch atmosphärische Gase

3 Das Experiment
zurückführen ließe, wurde durch mehrere Testmessungen widerlegt. So wurden in
separaten Messungen mit allen Strahlungsquellen zwischen der mit Luft gefüllten Mitte
und der Innenwand des Rohrs eine ungefähr gleich große Temperaturdifferenz von 6 K
gemessen. Es wird daher angenommen, dass der Effekt der Thermalisation aufgrund der
insgesamt schwächer ausfallenden Absorption im Falle der Baulampe so klein ausfällt,
dass die durch Wärmeleitung abgeführte Energie die thermalisierte Energie aufgrund
der Absorption einzelner Gase, beispielsweise Methan, übersteigt. Die niedrige Wärmeleitfähigkeit
von Argon begünstigt hingegen einen Aufstau thermischer Energie in der
Mitte des Rohrs und führt so zu den hohen Temperaturwerten.
Der vorangehende Vergleich der Messungen unter der Verwendung alternativer Strahlungsquellen
macht den großen Einfluss der Wahl der Strahlungsquelle auf das Experiment
deutlich. Sowohl die Stärke der Absorption insgesamt als auch die der Gase im
Einzelnen weisen große, von der Art des Strahlerspektrums abhängige Unterschiede
auf. Dieser Umstand erfordert einige Vorsicht in der Interpretation der Messwerte und
verbietet einen quantitativen Rückschluss auf die Treibhauswirksamkeit der Gase. Auch
die Temperatur im Innern des Rohres ist durch die Wahl der Strahlungsquelle beeinflusst
und muss stets unter Beachtung möglicher Wärmeleitungseffekte interpretiert
werden. Letztlich unterstreicht die Diskussion die besondere Eignung des keramischen
Strahlers für das Experiment.
3.2.2. Analyse der Absorptionseigenschaften von Kohlendioxid,
Stickstoff, Luft und Atemluft
Dieser Abschnitt beschreibt den Versuch in vereinfachter Form, nur unter der Verwendung
der Gase Kohlendioxid und Argon, sowie den natürlich vorliegenden Gasgemischen,
Umgebungs- und Atemluft. Als Messrohr wurde wieder das Plexiglasrohr verwendet,
dessen seitliche Öffnungen nun mit der reißfesteren, für den schulischen Einsatz besser
geeigneten, PET-Folie überspannt wurden. Zwar kann so weniger Strahlungsleistung
bis zur Thermosäule durchtreten, jedoch zeigen die Messwerte ansonsten keine Unterschiede
zu den mit der dünneren PE-Folie aufgezeichneten Werten. Aufgrund eines
vergleichbaren Erkenntnisgewinns, bei erheblich geringerem Aufwand und geringeren
Kosten, stellt diese Form des Experiments eine gute Alternative zur bereits beschriebenen
Durchführung mit mehreren Gasen dar. Auch im Demonstrationspraktikum wird
das Experiment in dieser reduzierten Form durchgeführt.
Wie in der ausführlichen Variante aus Abschnitt 3.2.1 wurden die Gase nacheinander
in Abständen von 5 Minuten in das Messrohr geleitet, und dabei die Spannungs- und
Temperaturdaten mit dem Cassy-Modul aufgezeichnet, welche in Abb. 3.19 abgebildet
sind. Wieder ist beim Befüllen des Messrohrs mit Kohlendioxid eine verstärkte
Absorption der Wärmestrahlung in Form absinkender Spannungswerte festzustellen,
verbunden mit einem deutlichen Anstieg der Gastemperatur im Innern des Messrohrs.
In der ausgiebigen Regressionsanalyse aus Abschnitt 3.2.1 wurde sichergestellt, dass
diese Temperaturerhöhung auch wirklich auf die Thermalisation infraroter Strahlung
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