Wenn du unsichtbar wärst, würdest du dann auch frieren? [geschlossen]

Nicht unbedingt. Glas ist transparent und kann durch Konvektion, Leitung und etwas Strahlung erhitzt werden. Es hält jede Temperatur um sich herum aufrecht.

Obwohl die Prämisse dieser Frage fragwürdig ist, werde ich antworten, weil es Tarnumhänge gibt. Natürlich funktionieren sie derzeit nur unvollkommen, auf unpraktische Weise und nur für ein schmales Lichtspektrum. Und dieser letzte Teil ist der Schlüssel. Nur weil etwas das Licht einer Farbe beugt, bedeutet das nicht, dass es das Licht einer anderen beugt. Wenn man umgangssprachlich von Unsichtbarkeit spricht, ist sichtbares Licht impliziert; Wärmestrahlung ist jedoch hauptsächlich Infrarot. Wenn Sie also in der Mitte eines Unsichtbarkeitsumhangs stehen, wird er wahrscheinlich immer noch Wärme ausstrahlen.

Und natürlich ist Strahlung nicht die einzige Möglichkeit, Wärme zu übertragen. Es gibt auch Leitung und Konvektion, also vergessen wir diese nicht.

Zwei wichtige Punkte, die Sie sich merken sollten:

1. Strahlung ist nicht die einzige Form der Wärmeübertragung. Es gibt auch Leitung und Konvektion.
2. Unsichtbar zu sein bedeutet nicht nur, dass Sie kein Licht absorbieren sollten. Es bedeutet auch, dass Sie keine emittieren sollten.

Aus Sicht der Wärmeübertragung wäre das Unsichtbarmachen dem Tragen eines hautengen Ganzkörperanzugs aus reflektierendem Mylar (wie Notfalldecken) ähnlich.

Sie könnten definitiv durch unsichtbare Kleidung warm gehalten werden. Denken Sie darüber nach, wie das Innere eines Gewächshauses warm bleibt.

Das gesamte EM-Spektrum trägt Wärme, aber wenn Sie mit "Wärmestrahlung" nur Infrarot meinen, dann ja, Sie können es absorbieren oder reflektieren, während Sie sichtbares Licht durchlassen.

Thermisches Gleichgewicht
Das thermische Gleichgewicht eines menschlichen Körpers wurde zB in dieser Frage diskutiert: Stefan-Boltzmann-Gesetz angewendet auf den menschlichen Körper . Es gibt ein paar Punkte zu beachten (einige wurden bereits in anderen Antworten angesprochen):

• Strahlung ist nicht der einzige Wärmeverlustmechanismus (wir müssen auch Wärmeleitung und Konvektion berücksichtigen)
• Kleidung spielt eine wichtige Rolle bei der Minderung von Wärmeverlusten (oder der Vermeidung von Überhitzung).
• Die Tarnkappe ist nicht notwendigerweise in beiden Richtungen gleichermaßen transparent – ​​dh sie kann die vom Körper emittierte Strahlung eindämmen, während sie die externe Strahlung nicht ins Innere lässt.
• Unsichtbarkeit kann für verschiedene Spektralbereiche gelten: optische Unsichtbarkeit (wie in Märchen), Unsichtbarkeit für Radargeräte (wie B2-Bomber, die für das menschliche Auge gut sichtbar sind), Unsichtbarkeit für Infrarotkameras usw.

Wärmehaushalt ohne externe Strahlung
Für die Umgebungstemperaturen unterhalb des Randes der thermisch neutralen Zone (siehe die Diskussion im oben verlinkten Thread) hängt der Wärmehaushalt von der Absorption der UV-Strahlung ab. Lässt die Tarnkappe diese Strahlung nicht durch, wird einem tatsächlich unangenehm kalt. Wie oben erwähnt, impliziert Unsichtbarkeit jedoch hauptsächlich das Fehlen von Sichtbarkeit im Radio-Infrarot-sichtbaren Teil des Spektrums, dh jede realistische Tarnkappe lässt wahrscheinlich die ultraviolette Strahlung zu.

Andererseits möchte man bei Bedingungen oberhalb der oberen kritischen Temperatur der thermischen Neutralitätszone eher von der äußeren Strahlung abgeschirmt sein, um eine Überhitzung zu vermeiden, dh die Diskussion im vorherigen Absatz muss mutatis mutandis umgekehrt werden .

Schließlich werden diese Effekte minimiert, wenn man vor Sonnenlicht oder während der Nachtzeit geschützt ist.

Update
Ich denke, dass eine angemessene Diskussion dieser Frage zwei Schlüsseldefinitionen erfordert:

• was soll unsichtbar sein
• Was ist kalt ?

Kältegefühl
Kältegefühl bezieht sich auf den Temperaturhaushalt, der in dem oben verlinkten Beitrag und den darin enthaltenen Links ausführlich diskutiert wird. Es bedeutet das Gleichgewicht zwischen der Wärme, die aus dem internen Stoffwechsel (Verdauung von Nahrung) gewonnen wird, und der absorbierten Strahlung gegenüber der Wärme, die durch Strahlung, Konvektion und Wärmeleitung verloren geht. Dies ist das Thema, das in der Hauptantwort entwickelt wurde.

Unsichtbarkeit
Unsichtbar bedeutet, nicht von Augen oder einem Detektor gesehen zu werden. Es ist daher nicht absolut - es hängt von der Reichweite des erfassten elektromagnetischen Feldes und von der Erfassungsmethode ab. Man kann mindestens drei Situationen unterscheiden:

Infrarot: Vom Körper abgegebene Strahlung
Infrarotkameras erfassen typischerweise die vom Körper abgegebene Strahlung, die heißer ist als die Umgebung. Für Infrarotkameras unsichtbar zu sein bedeutet, die Emission der Strahlung zu reduzieren. Dies kann erreicht werden, indem Wärme im Inneren gespeichert oder in einem anderen Frequenzbereich wieder abgegeben oder sichergestellt wird, dass sie schnell abgeführt wird (wodurch der Körper eher verschwommen als unsichtbar wird).

Optisch: vom Körper gestreute Strahlung
Im herkömmlichen Sinne bedeutet Unsichtbarkeit , von den Augen oder der Fotokamera nicht gesehen zu werden. In diesem Fall ist das Licht das gestreute - zB das Licht der Sonne. Die Unsichtbarkeit kann dann erreicht werden, indem das Objekt transparent gemacht wird oder die Transparenz durch ausgeklügelte Wellenleiter- oder holografische Systeme nachgeahmt wird. Auch hier können wir davon sprechen, das Objekt eher unscharf als wirklich unsichtbar zu machen, indem wir damit herumspielen, wie das Licht gestreut wird.

Radio: aktive Ortung
Eine weitere häufige Verwendung von Unsichtbarkeit ist im Kontext von Stealth-Flugzeugen. In diesem Fall ist die Erkennungsmethode hauptsächlich das Radar, das Funkwellen aussendet, die vom Flugzeug reflektiert werden. Für das Radar unsichtbar zu sein bedeutet dann, die Intensität der in Richtung des Radars reflektierten Wellen zu reduzieren oder diese Strahlung einfach zu absorbieren – im optischen Sinne erscheint das Objekt dann eher schwarz als unsichtbar.

Vergessen Sie auch nicht, dass nicht alle Wärme von außen in unseren Körper gelangt. Wir wandeln ziemlich viel Zucker in Wärme um.

Wie die meisten von uns aus Erfahrung wissen, trägt Strahlung nicht wesentlich zum Wärmegewinn oder -verlust des Körpers bei. Wenn Sie nicht in der Sonne oder vor einem guten Feuer sitzen, ist die Strahlungswärmeübertragung für die Sinne fast nicht wahrnehmbar. Konvektion und Wärmeleitung sind die wichtigsten Methoden der Wärmeübertragung.

Sie müssen auch bedenken, dass der Körper ein Nettowärmeproduzent ist. Der Stoffwechsel der Nahrung erzeugt Wärme. Wenn wir Sport treiben oder zittern, produzieren wir zusätzliche Wärme. Wir tragen Kleidung und/oder schwitzen, um die Körpertemperatur zu regulieren. Kleidung befasst sich fast ausschließlich* mit der Regulierung von Konvektion und Wärmeleitung.

Vielleicht helfen ein paar Beispiele aus der Praxis beim Verständnis.

Erstens, wenn ich an einem ruhigen Tag Langlaufski fahre (eine Übung, die bei richtiger Ausführung viele Kalorien verbrennt), kann ich ins Schwitzen kommen, während ich nur ein leichtes Hemd und eine Jogginghose trage. Halten Sie für eine Weile an, und ich muss die Daunenweste herausziehen, um mich warm zu halten. Strahlung spielt hier also keine Rolle.

Zweitens, wenn ich an den Strand gehe, trage ich sehr wenig Kleidung, aber ich friere nicht, weil meine Körperwärme abstrahlt. Wenn ich ins Wasser gehe, kann mir kalt werden, weil das Wasser den Konvektionswärmeverlust stark erhöht.

Das Fazit ist also, dass, wenn Ihre unsichtbare Kleidung ausreichte, um Sie warm zu halten, bevor sie (und Sie) unsichtbar wurden, sie Sie immer noch warm halten wird, wenn Sie unsichtbar sind.

*Es gibt auch Schweiß, auf den ich nicht weiter eingehen werde, als zu sagen, dass erfahrene Menschen sich im Winter beim Training im Freien in Schichten kleiden.

Warme Dunkle Materie ist nicht das, was Sie vielleicht denken, sondern eher ein hypothetischer Bestandteil der Dunklen Materie, die zB aus sterilen Neutrinos bestehen kann.

Der Punkt hier ist, dass die Temperatur im Wesentlichen die durchschnittliche kinetische Energie (zumindest für ein Gas) ist und es grundsätzlich keine Rolle spielt, ob die Teilchen mit dem elektromagnetischen Feld wechselwirken. Daher hat ein Gas aus Neutrinos eine wohldefinierte Temperatur, obwohl es (für alle Wellenlängen) unsichtbar ist.

Beachten Sie, dass, während Neutrinos und ähnliche Teilchen sehr wenig interagieren und daher wahrscheinlich keine Moleküle oder komplexen Strukturen bilden würden, es kein grundlegendes Hindernis gibt, sich einen anderen Materiesektor vorzustellen, der signifikante Wechselwirkungen in sich hat, aber von der Standardmodellmaterie entkoppelt ist.

Wenn du unsichtbare Kleidung trägst, würde sie dich warm halten? Nach meinem Verständnis würde die Wärmestrahlung des Körpers durch das Tuch gehen.

Kleidung blockiert nicht nur die Strahlungswärme, sie unterbindet auch Wärmeleitung und -konvektion mit der Umgebungsluft. Ich habe die Berechnungen nicht durchgeführt, aber ich vermute, unsichtbare Kleidung wäre nur geringfügig weniger warm.

Thermoregulierung

Es gibt vier Arten von Wärmeverlust: Verdunstung, Konvektion, Wärmeleitung und Strahlung. Wenn die Hauttemperatur höher ist als die Temperatur der umgebenden Luft, kann der Körper Wärme durch Konvektion und Leitung verlieren. Ist die Lufttemperatur der Umgebung jedoch höher als die der Haut, gewinnt der Körper Wärme durch Konvektion und Leitung. Unter solchen Bedingungen kann sich der Körper nur durch Verdunstung von Wärme befreien.

Wenn also die Umgebungstemperatur höher als die Hauttemperatur ist, führt alles, was eine ausreichende Verdunstung verhindert, zu einem Anstieg der Körperinnentemperatur.[24] Bei intensiver körperlicher Aktivität (z. B. Sport) wird die Verdunstung zum Hauptweg des Wärmeverlusts.[25] Feuchtigkeit beeinflusst die Thermoregulation, indem sie die Schweißverdunstung und damit den Wärmeverlust begrenzt.[26]