Wärmestrahlung und Treibhaus-Effekt

Prinzip

Dieser Versuch dient dazu, das Prinzip des Treibhauseffekts zu erklären. Die Sonne strahlt bei einer Oberflächentemperatur von etwa 5600°C vorwiegend Wärmestrahlung im Bereich 500 nm in Richtung Erde. Strahlung dieser Wellenlänge wird von der Erdatmosphäre fast vollständig zur Erdoberfläche durchgelassen und erwärmt diese im Durchschnitt auf etwa 30°C. Die Erdoberfläche strahlt ihrerseits vorwiegend Infrarotstrahlung der Wellenlänge 10000 nm in die Atmosphäre zurück (Wiensches Verschiebungsgesetz). Strahlung dieser Wellenlänge wird jedoch von Treibhausgasen (wie CO₂) zu großem Teil absorbiert. Die Treibhausgase widerum strahlen dann Wärmestrahlung in Richtung Erdoberfläche zurück, die diese zusätzlich erhitzt. Dieser Effekt wird Treibhauseffekt genannt. Der Name ist darauf zurückzuführen, dass man das gleiche Prinzip auch in einem Treibhaus findet, wobei die "Erdatmosphäre" des Treibhauses durch die Glasfenster dargestellt wird.

Im Versuch wird die erwärmte Erde durch einen schwarzen Becher mit heißem Wasser dargestellt. Treibhausgase werden durch eine dünne Kunststoffscheibe ersetzt.

Die Temperatur des Wassers wird mit einem Thermometer kontrolliert. Die vom schwarzen Becher abgegebene Wärmestrahlung wird mit einem Thermogenerator einmal mit und einmal ohne Kunststoffscheibe im Strahlengang gemessen. Dadurch kann der Treibhauseffekt beobachtet werden.

Vorteile

• Versuch ist Teil einer Komplettlösung mit insgesamt 17 Versuchen zum Thema Erneuerbare Energien Grundlagen und Wärmeenergie
• Vielseitig einsetzbarer Sonnenkollektor
• Stabiler Versuchsaufbau durch Einsatz der optischen Bank

Aufgaben

1. Wie kann man den Treibhauseffekt nachweisen?

Lernziele

• Treibhauseffekt
• Thermogenerator