Übungen zur Vorlesung Physik 2 für Elektrotechniker: Optik, Atome

Institut für Physik der
Kondensierten Materie
Übungen zur Vorlesung
Physik 2 für Elektrotechniker: Optik, Atome, Kerne
Aufgabenblatt 11
Aufgabe 31:
Bei welcher Wellenlänge liegt das Intensitätsmaximum der Strahlung für:
a)
den menschlichen Körper (T = 37°C)
b)
einen Eiswürfel (T = 0°C)
c)
das Universum (T = 2,7 K)
d)
eine Flutlicht-Halogenlampe (T = 3300 K)
e)
eine Bogenlampe (T = 7000 K) ?
Nehmen Sie dazu an, dass es sich jeweils um einen schwarzen Körper handelt.
Aufgabe 32:
Die Solarkonstante ist die Strahlungsleistung der Sonne, die beim mittleren Abstand
zwischen Sonne und Erde pro Flächeneinheit senkrecht zur Strahlungsrichtung auf die
Erde trifft. Sie beträgt 1,37 kW/m². Der Radius der Sonne beträgt 6,96·108 m, der
mittlere Abstand Sonne–Erde beträgt 1,5·1011 m.
a) Wie groß ist die Oberflächentemperatur der Sonne, wenn diese als schwarzer
Strahler angenommen wird?
b) Bei welcher Wellenlänge wird die maximale Strahlungsleistung emittiert? In
welchem Spektralbereich liegt sie?
c) Angenommen, auch die Erde sei ein schwarzer Strahler. Welche mittlere
Temperatur ergäbe sich für die Erdoberfläche, wenn die Energie nur durch
Strahlung abgegeben werden würde? Achtung: Die Sonne strahlt immer nur
eine Seite der Erdkugel an, abgestrahlt wird jedoch von der gesamten Erdoberfläche.
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Technische Universität Braunschweig
Institut für Physik der Kondensierten Materie
Aufgabe 33:
Eine geschwärzte, massive Kupfer-Kugel mit dem Radius rKugel = 4,0 cm hängt an
einem Faden in einem luftleeren Gefäß, dessen Wandungen eine Temperatur von
TUmgebung = 20°C haben. Die Kugel hat eine Temperatur von TKugel = 0°C. Berechnen
Sie unter der Annahme, dass Wärme nur durch Strahlung übertragen wird, die
Geschwindigkeit der Temperaturänderung unter diesen Bedingungen. Die spezifische
Wärmekapazität von Kupfer beträgt c = 0,385 J/(g·K), die Dichte von Kupfer beträgt
ρ = 8,9 g/cm³.
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