Was bedeutet es, wenn wir sagen "ein schwarzer Körper befindet sich im thermischen Gleichgewicht mit seiner Umgebung"?

Zitat aus meinem Lehrbuch - "Ein Schwarzkörper ist ein perfekter Strahler von Strahlungsenergie. Er befindet sich im thermischen Gleichgewicht mit seiner Umgebung und strahlt so viel Energie pro Flächeneinheit aus, wie er zu einem bestimmten Zeitpunkt von seiner Umgebung absorbiert."

Ist ein schwarzer Körper immer im thermischen Gleichgewicht mit seiner Umgebungstemperatur? Was versteht man unter „Strahlungsenergie“? Warum sollte ein schwarzer Körper im thermischen Gleichgewicht mit seiner Umgebung sein?

Sie haben wie drei Fragen in einem Beitrag. Die Norm hier ist, dass eine Frage pro Post.
Hat das Lehrbuch, das Sie zitieren, tatsächlich ein Apostroph im Possessivpronomen "its"? Dann wirf es weg.
Was mir seltsam erscheint, ist, dass sich alle Körper (nicht nur die "schwarzen") in Richtung thermisches Gleichgewicht bewegen (es kann nur woanders sein, denke ich, und / oder sie kommen später dort an). Gleichzeitig befindet sich nichts genau im Gleichgewicht, da das Universum nicht statisch ist – es ist nur so, dass sich alles in Richtung Gleichgewicht bewegt , nicht nur in der Thermodynamik.

Antworten (1)

Ist ein schwarzer Körper immer im thermischen Gleichgewicht mit seiner Umgebungstemperatur?

Jeder Körper wäre nur dann im thermischen Gleichgewicht mit seiner Umgebung, wenn seine Temperaturen gleich sind. Wenn der schwarze Körper eine andere Temperatur hätte, würde er Wärme abstrahlen / absorbieren, um die gleiche Temperatur zu erreichen, und dies wird einige Zeit dauern.

Was versteht man unter „Strahlungsenergie“?

Jeder Körper strahlt über elektromagnetische Strahlung etwas Energie ab, die hier als "Strahlungsenergie" bezeichnet wird.

Warum sollte ein schwarzer Körper im thermischen Gleichgewicht mit seiner Umgebung sein?

Vergessen Sie den schwarzen Körper und nehmen Sie einen beliebigen Körper. Dieser Körper wird eine natürliche Tendenz haben, zu versuchen, ein thermisches Gleichgewicht mit seinen Nachbarn aufrechtzuerhalten. Wenn dies nicht der Fall wäre, d. h. die Temperatur des Körpers sich von seiner Umgebung unterscheidet, dann wird der Körper in einem Nettoaustausch mit seiner Umgebung Wärmeenergie aus seiner Umgebung abstrahlen/absorbieren, um die gleiche Temperatur zu erreichen. Diese Tatsache ist sowohl logisch als auch experimentell verifiziert.

Experimenteller ausgedrückt: Wenn der Körper eine andere Temperatur hat, strahlt er mehr/weniger Wärme ab, als er aus der Umgebung gewinnt, und daher ändert sich seine Temperatur. Dieser Nettoaustausch wird von Stefan Boltzmann Gesetz gegeben.

Δ E B Ö D j = e A σ ( T B Ö D j 4 − T S u R R Ö u N D ich N G S 4 )

"Jeder Körper wäre nur dann im thermischen Gleichgewicht mit seiner Umgebung, wenn seine Temperaturen gleich sind." Ist das nicht "nicht einmal falsch"? (Die "Umgebung" eines Planeten ist das Vakuum des Weltraums und hat als solches keine Temperatur!) Und es ist normalerweise nicht der Fall, dass die Körper von einem anderen Körper aus sichtbar sind (die für astronomische Objekte normalerweise nicht Teil seiner Umgebung sind). ) haben die gleiche Temperatur, auch wenn sich dieser Körper im thermischen Gleichgewicht befindet. Sie sind nur klein und weit weg.
Nun, ich antworte für jemanden, der neu in diesem Zeug war. Ihre Argumentation ist richtig. Aber ich (und wahrscheinlich das OP) hatte das Bild im Kopf, dass sich der Körper in einem Raum auf der Erde befand. Wollen Sie das ausdrücklich erwähnen?
Über Strahlungsenergie kann man am besten mit Körpern im Vakuum diskutieren. Kein Wortspiel beabsichtigt.
Bitte geben Sie mir einige Vorschläge, wie ich das in meiner Antwort widerspiegeln sollte, falls Sie welche haben.
Vergessen Sie einfach "gleiche Temperatur", es ist ein sehr spezieller Fall (z. B. könnte man in einer solchen Umgebung nichts sehen - alle Photonen hätten aus allen Richtungen die gleiche Frequenz und Dichte). Wichtig ist, dass sich (jeder!) Körper auf einen Zustand zubewegt, in dem die Menge an Strahlungsenergie, die er empfängt, derjenigen entspricht, die er (in einem Vakuum) abstrahlt. Woher es kommt und wohin es geht, ist irrelevant. Zum Beispiel erreichen kalte Gesteine ​​im Weltraum (keine Radioaktivität) irgendwann ein solches Gleichgewicht, aber natürlich sind die sichtbaren Sterne viel heißer (aber weit entfernt).
Sie bewegen sich zwar in einen solchen Zustand, aber welcher Grund motiviert sie zu einem solchen Zustand, wenn nicht die Temperatur? Es wäre großartig, wenn Sie diese verwandte Frage sehen könnten, die ich hier gepostet hatte @Peter-ReinstateMonica
Was bedeutet es, wenn wir sagen "ein schwarzer Körper befindet sich im thermischen Gleichgewicht mit seiner Umgebung"?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v