Wärmestrahlung untersuchen

Der dritte Wärmetransportweg kommt ohne Materie aus. Wärmestrahlung ist elektromagnetische Strahlung (Infrarot), die jeder warme Körper aussendet und die sich wie Licht ausbreitet: geradlinig, reflektierbar, absorbierbar. Drei Zielsetzungen untersuchen sie: Nachweis (spürbar neben der Heizquelle, ohne Leitung und Strömung), Absorption (schwarz gegen blank, der Farbeffekt) und Reflexion (Umlenken mit Metallflächen).

Strahlung ist der Wärmeweg der großen Distanzen. Die Sonne heizt die Erde durch 150 Millionen Kilometer Vakuum, und das geht nur so. Absorptions- und Reflexionsverhalten erklären dunkle Sommer-Autos, weiße Häuser im Süden, Rettungsdecken, Thermoskannen-Verspiegelung und die Erdklima-Bilanz. Kaum ein Wärmethema reicht weiter in den Alltag.

William Herschel entdeckte 1800 die Infrarotstrahlung mit einem Thermometer hinter dem roten Ende des Sonnenspektrums; Kirchhoff verband 1859 Absorption und Emission, Stefan und Boltzmann fanden das Strahlungsgesetz. Heute bilanziert die Klimaphysik den Planeten exakt über diese Strahlungsregeln.

Prüfe mit Handrücken und schwarzem Mess-Plättchen: (a) Wirkung sofort nach dem Einschalten? (b) Wirkung seitlich und unterhalb des Strahlers? (c) Wirkung hinter einer Glasplatte? Ordne jede Beobachtung den drei Wärmewegen zu.

Die Ausschluss-Logik: Leitung braucht Berührung und entfällt bei Abstand. Strömung trägt warme Luft nach oben; was seitlich oder unterhalb ankommt, kann keine Konvektion sein. Und beide brauchen Zeit (Luft erwärmen, Strömung aufbauen). Eine sofort spürbare Wirkung nach dem Einschalten passt nur zu etwas, das mit Lichtgeschwindigkeit reist. Bleibt als Erklärung nur ein strahlungsartiger Transport. Genau diese Indizienkette baut der Versuch.

Der Glas-Test liefert ein Zusatzindiz: Sichtbares Licht passiert Fensterglas, langwellige Wärmestrahlung größtenteils nicht. Bricht die Wirkung hinter Glas ein, während es hell bleibt, ist der Überträger eine eigene, unsichtbare Strahlungssorte: Infrarot. Nebenbei ist das der halbe Treibhauseffekt.

Handproben kurz und mit Abstand; Messungen mit dem Plättchen je 2 Minuten bei fester Distanz (40 cm).

Strahler mit Messpositionen: davor, seitlich, darunter; die Glasplatte als einschiebbarer Filter.

Aufbau: Heizstrahler (500 W) auf Stativ; zwei baugleiche Alu-Plättchen (eines mattschwarz lackiert, eines blank) mit rückseitig angeklebten Digitalfühlern, symmetrisch im gleichen Abstand; polierte Metallplatte (oder Rettungsdecke auf Pappe) als Umlenkspiegel.

(a) Strahler einschalten, Handrücken in 40 cm davor: Zeit bis zur spürbaren Wärme?

(b) Plättchen je 2 min davor, seitlich, darunter (gleicher Abstand): Temperaturanstiege.

(c) Position „davor“, Glasplatte dazwischen: Anstieg erneut messen.

Die Indizienkette schließt sich: Sofortwirkung (zu schnell für Leitung und Strömung), kräftige Erwärmung auch seitlich und unterhalb (wohin keine warme Luft strömt), Übertragung ohne jede Berührung: Es existiert ein dritter Wärmeweg, der sich wie Strahlung verhält. Der Glas-Test setzt das Siegel. Die Wirkung bricht auf ein Drittel ein, obwohl das sichtbare Licht passiert; der Träger ist also eine unsichtbare, glasempfindliche Strahlung: Infrarot.

Einordnung: Nach oben käme zusätzlich Konvektion an (dort wäre der Anstieg noch größer), denn in der Realität addieren sich die Wege. Dieser Versuch hat den Strahlungsanteil isoliert, so wie das Wachsrennen die Leitung isolierte. Damit ist das Dreigespann der Wärmeübertragung komplett nachgewiesen.

Wärme überträgt sich nachweislich auch ohne Materiekontakt und gegen jede Strömungsrichtung: sofort, geradlinig, glasempfindlich. Die Wärmestrahlung (Infrarot) ist als dritter Übertragungsweg etabliert.

Die Isolierung der Strahlung von den anderen Wegen ist die einzige Kunst: