Die Wärmestrahlung ist eine Form der Wärmeübertragung, so wie auch die Wärmeleitung und die Wärmeströmung. Übertragen wird die Wärme durch elektromagnetische Wellen. Genauer handelt es sich um Infrarotstrahlung. Die Quelle der Strahlung ist ein Körper, beispielsweise die Sonne, ein Lebewesen oder eine Wandheizung. Im Gegensatz zur Wärmeübertragung und Wärmeleitung benötigt die Wärmestrahlung für die Ausbreitung kein Medium. Sie kann sich also auch in einem Vakuum ausbreiten. Die Intensität der Strahlung ist temperaturabhängig, je heißer der Körper, desto stärker ist die ausgestrahlte Wärme.
Die stärkste Quelle für die Wärmestrahlung ist die Sonne. Über die Infrarotstrahlung gelangt ihre Wärmeenergie auf die Erde.
Zusammengefasst: Wärmestrahlung ist die Infrarotstrahlung, die von jedem warmen Körper ausgeht. Die elektromagnetischen Wellen können sich auch im Vakuum ausbreiten. Je höher die Temperatur des Körpers, desto mehr Wärmestrahlung wird erzeugt.
Reflexion, Aufnahme und Weiterleitung der Temperaturstrahlung
Sobald die Infrarotstrahlung auf einen anderen Körper trifft, wird sie von diesem teilweise aufgenommen, durchgelassen und reflektiert. Die Menge der absorbierten, weitergeleiteten und reflektierten Energie hängt von der Beschaffenheit der Materie des Körpers ab. Folgende Faktoren haben einen Einfluss darauf, was mit der Wärmestrahlung geschieht, wenn sie auf einen Körper trifft:
- das Material des Körpers
- die Oberflächenbeschaffenheit
- die Dicke und Dichte des Körpers
- die Farbe
Grundsätzlich wird die Strahlung von rauen und dunklen Flächen stärker absorbiert. Bei glatten und hellen Flächen hingegen ist die Reflexion stärker. Körper mit diesen Eigenschaften absorbieren nur wenig Infrarotstrahlung und erwärmen sich dementsprechend weniger stark. Dieser Zusammenhang ist die Ursache dafür, dass sich schwarze Flächen grundsätzlich stärker erwärmen als weiße.
Weitere Eigenschaften des Körpers spielen aber ebenfalls eine Rolle. Die Dicke und Dichte eines Körpers beeinflusst die Aufnahme der Wärme ebenso.
Übrigens kommt es auch darauf an, in welchem Winkel die Strahlung auf den Körper trifft. Je flacher der Winkel, desto schwächer ist die Wärmeübertragung. So erklärt sich auch der Temperaturunterschied zwischen Winter und Sommer. Im Winter trifft die Strahlung der Sonne in einem flacheren Winkel auf die Erde als im Sommer.
Beispiele für die Nutzung von Infrarotstrahlung
Die Temperaturstrahlung der Sonne wird beispielsweise gezielt für die Energieerzeugung mittels Solartechnologie genutzt.
Auch der Heizkörper strahlt Wärme an die Umgebung ab und erhöht so die Raumtemperatur. Weitere Beispiele für die konkrete Nutzung der Infrarotstrahlung sind Infrarotheizungen und Wärmelampen (zum Beispiel Rotlicht).
Unerwünschte Wärmestrahlung
Die Energieübertragung über Infrarotwellen kann auch unerwünscht sein. In einem Haus findet so beispielsweise der Wärmeverlust über die Außenwände und das Dach statt. Auch beim Heizkörper ist der Wärmeverlust über die Wand nicht erwünscht.
Grundsätzlich lässt sich der Energieverbrauch von Gebäuden durch eine gute Isolierung verringern. Isolieren verringert die Resorption von Wärmeenergie und sorgt dafür, dass möglichst wenig Infrarotstrahlung über die Außenflächen verloren geht.
Spezielle Folie hinter einer Wandheizung kann den Wärmeverlust verringern, weil sie die Strahlung reflektiert. Auch Heizungsrohre sollte man isolieren, um den Energieverlust zu senken.
Die Strahlungswärme spielt übrigens auch beim Treibhauseffekt eine Rolle. Ein großer Teil der Infrarotstrahlung, die von der Sonne auf die Erde trifft, wird von der Erde reflektiert und wieder ins All zurückgegeben. Treibhausgase in der Atmosphäre reflektieren diese Strahlung und verhindern, dass die Wärme entweichen kann. Infolge heizt sich die Erdatmosphäre auf.