Thermische Strahlung vs. Konvektion
Jede Oberfläche, die wärmer ist als der absolute Nullpunkt gibt Wärmestrahlung im Infrarotbereich ab, wobei die Intensität der Strahlung mit zunehmender Temperatur steigt. Thermische Strahlung, auch als mittleres Infrarot bezeichnet, ist eine elektromagnetische Welle aus dem Spektralbereich der Wärmestrahlung. Die Temperatur der Oberfläche liegt zwischen 60 und 1000 Kelvin, also bei rund minus 213 bis plus 727°C.
Sowohl unsere Umgebung als auch unsere Hautoberfläche strahlen also im mittleren Infrarotbereich. Genauso wie die Vitramo-Infrarotheizgeräte mit einer Oberflächentemperatur von 80 – 350°C je nach Bauart. Trifft die Wärmestrahlung auf eine andere Oberfläche, so kollidiert die elektromagnetische Welle mit den atomaren Bausteinen des anderen Körpers und wird absorbiert oder reflektiert. Manche Moleküle lassen Strahlung aber auch einfach durch sich hindurch gehen.
Die Energiezunahme, die ein Körper erfährt, wenn er Strahlung absorbiert, bewirkt eine Erhöhung seiner Temperatur. Damit erhöht sich aber auch seine ausgestrahlte Energie an die Umgebung. Die aufgenommene Energie wird aber auch als Wärme im Körper weitergeleitet. Wieviel Wärmeenergie ein Körper aufnehmen, ausstrahlen oder zurückwerfen kann, ist von der Temperatur und der Beschaffenheit seiner Oberfläche abhängig. Körper mit einer idealen matt-schwarzen Oberfläche - auch schwarze Körper genannt - können Wärmestrahlung zu 100% aufnehmen (absorbieren), aber auch genauso gut wieder an die Umgebung ausstrahlen (emittieren). Völlig blanke, spiegelnde Oberflächen hingegen reflektieren die Strahlung und können keine Wärme ausstrahlen. Jede Oberfläche wird an diesen idealen Oberflächen gemessen. Der daraus resultierende sogenannte Emissionsgrad bzw. Absorptionsgrad und der Reflexionsgrad werden prozentual oder mit einem Faktor angeben.
Wärme wird aber nicht nur durch Strahlung übertragen. Oberflächen werden auch von Fluiden beispielsweise der Luft berührt. Die Wärme wird dabei an der Grenzschicht also am Übergang von der Oberfläche zur Luft übertragen. Dabei ändern die Luftmoleküle ihre Dichte und werden je nach dem in welche Richtung das Temperaturgefälle zeigt, leichter oder schwerer. Bedingt durch die Anziehungskraft der Erde fangen die Moleküle an zu strömen – Konvektion entsteht. Je nach Strömungsgeschwindigkeit und Temperaturunterschied wird mehr oder weniger Wärme an das Luftmolekül übertragen. Je mehr Energie konvektiv an die Luft übertragen wird, umso weniger kann die Oberfläche selbst Wärme ausstrahlen. Auch ein idealer schwarzer Körper strahlt nun weniger Wärme aus, weil die Temperatur an der Oberfläche durch die Wärmeübertragung an die Luft sinkt.
Im welchem Verhältnis Strahlung und Konvektion zu einander stehen wird bei Heizoberflächen mit dem Strahlungswirkungsgrad angegeben. Dieser Wert gibt an, wie viel Wärmeenergie von der in den Raum orientierten Oberfläche als Strahlung abgegeben wird.
