Grundlagen der Wärmeabstrahlung

Wärmeabstrahlung ist ein Prozess, bei dem ein Objekt Wärme in Form von elektromagnetischer Strahlung abgibt.
Dies geschieht aufgrund der Temperatur des Objektes, je höher die Temperatur, desto mehr Wärme wird abgestrahlt. Die elektromagnetische Strahlung, die bei der Wärmeabstrahlung erzeugt wird, liegt im Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums.

Infrarot Wellenlängenbereich von Pyrometern, Infrarottemperatursensoren und Infrarot-Thermometern
Infrarot Wellenlängenbereich von Pyrometern, Infrarottemperatursensoren und Infrarot-Thermometern

Das Plancksche Strahlungsgesetz besagt, dass die Intensität der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung proportional zur vierten Potenz der Temperatur des Objektes ist. Dies bedeutet, dass ein Objekt bei höheren Temperaturen deutlich mehr Wärme abstrahlt als bei niedrigeren Temperaturen. Die abgestrahlte Wärme wird von anderen Objekten in der Nähe aufgenommen werden, was dazu führen kann, dass diese Objekte sich erwärmen.

Die Messung der Wärmeabstrahlung in der Praxis
In der Praxis kann die Wärmeabstrahlung mit einem Infrarot-Pyrometer oder einer Wärmebildkamera gemessen werden. Infrarot-Pyrometer sind Messgeräte, welche die Infrarotstrahlung messen, die von einem Objekt abgestrahlt wird. Diese Strahlung wird dann vom Pyrometer in einen Temperaturwert umgewandelt und als digitales oder analoges Ausgangssignal ausgegeben.

Anwendungen der Messung der Wärmeabstrahlung
Die Messung und Sichtbarmachung der Wärmeabstrahlung von Objekten hat viele praktische Anwendungen in der Industrie und in der Forschung.
Einige dieser Anwendungen sind:
Temperaturmessung:
stationäre Infrarot-Pyrometer und portable Infrarot-Thermometer werden oft eingesetzt, um die Temperatur von Gegenständen berührungslos zu messen. Das ist von besonderem Nutzen, wenn das zu messende Objekt sehr heiß oder schwer zugänglich bzw. schwer zu erreichen ist.

Gebäudethermografie:
Infrarot-Kameras können eingesetzt werden, um die Temperaturverteilung in einem Gebäude zu messen. Diese Technologie wird oft verwendet, um Energieverluste von Bauelementen zu identifizieren und die Energieeffizienz von Gebäuden zu verbessern.

Industrielle Prozesskontrolle und Qualitätssicherung:
Infrarot-Pyrometer können eingesetzt werden, um die Temperatur in industriellen Prozessen zu überwachen. Dies ist besonders wichtig in der Herstellung von Lebensmitteln, Arzneimitteln und Chemikalien, wo die Temperatur ein wichtiger Faktor für die Qualität und Sicherheit des Endproduktes ist.

Materialprüfung:
Die Messung der Wärmeabstrahlung kann auch eingesetzt werden, um die Eigenschaften von Materialien zu messen. Zum Beispiel kann die Wärmeabstrahlung von Metallen in Bearbeitungsprozessen gemessen werden, um deren Härte und Festigkeit zu bestimmen.

Medizinische Anwendungen:
Portable Infrarot-Thermometer können auch benutzt werden, um die Körpertemperatur von Patienten zu messen. Dies ist besonders wichtig bei der Diagnose von Infektionen und Fieber.