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2021-03-18T22:17:48Z

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'''Gasstrahlung''' bezeichnet die [[Wärmestrahlung]] von [[Gas]]en. Vereinfachend wird der Einfluss von Gasen zwischen zwei im [[Strahlungsaustausch]] stehenden Körpern fast immer vernachlässigt.

== Allgemeine Zusammenhänge ==
Gase [[Absorption (Physik)|absorbieren]] und [[Spontane Emission|emittieren]] [[Elektromagnetische Strahlung|elektromagnetischen Strahlung]], z. B. [[sichtbares Licht]], anders als andere Aggregatzustände von Materie: bei Gasen sind diese Effekte abhängig von der [[Wellenlänge]] <math>\lambda</math> der Strahlung („Strahlungsband“):
* [[Absorptionsgrad]] <math>\alpha = \alpha(\lambda)</math>
* [[Transmissionsgrad]] <math>\tau = \tau(\lambda)</math>
* [[Reflexionsgrad]] <math>\rho = \rho(\lambda)</math>

Es gilt:
:<math>\alpha(\lambda) + \tau(\lambda) + \rho(\lambda) = 1</math>.

Ohne Reflexion, also <math>\rho(\lambda) = 0</math>, folgt:
:<math>\alpha(\lambda) + \tau(\lambda) = 1</math>.

Ein Gas kann ''nicht'' als [[Grauer Körper|grauer Strahler]] angesehen werden und es kann für ein Gas auch ''kein'' gemittelter [[Emissionsgrad]] angegeben werden.

Wie an Grenzflächen flüssige oder fester Medien, können auch Grenzflächen von Gasen elektromagnetische Strahlung [[Reflexion (Physik)|reflektieren]].

== Einfluss in der Erdatmosphäre ==
[[Datei:Atmospheric Transmission.svg|mini|Absorption und Streuung von Strahlung durch die Erdatmosphäre.]]
Das Strahlungsverhalten des [[Gasgemisch]]es [[Luft]] ist nicht trivial zu bestimmen. Luft besteht im Wesentlichen aus den fünf Gasen [[Stickstoff]] (N2), [[Sauerstoff]] (O2), [[Wasserdampf]] (H2O), [[Argon]] (Ar) und [[Kohlenstoffdioxid]] (CO2), somit setzt sich das Strahlungsverhalten von Luft aus Beiträgen dieser fünf Gase zusammen. Trotz ihres großen Anteils beeinflussen Stickstoff und Sauerstoff das Strahlungsband von Luft kaum, denn aufgrund des [[Symmetrie (Geometrie)|symmetrischen Aufbaus]] dieser [[Molekül]]e aus zwei gleichen Atomen sind sie ''nicht'' IR-aktiv, d. h., sie absorbieren und emittieren keine Infrarotstrahlung durch [[Molekülschwingung]]en, sondern maximal durch [[Elektronischer Übergang|elektronische Anregung]] bei höheren Frequenzen. Auch Argon ist als Edelgas ''nicht'' IR-aktiv. Letztendlich besitzt Luft somit ein Strahlungsband, welches sich hauptsächlich aus der Kombination der [[Rotations-Schwingungs-Spektrum|Rotations-Schwingungs-Spektren]] von CO2 und H2O zusammensetzt. Es liegt genau in dem für den [[Treibhauseffekt]] relevanten Bereich der [[Infrarotstrahlung|infraroten Strahlung]] mit Wellenlängen größer 1 µm. Somit tragen diese beiden Gase wesentlich zur Erwärmung der [[Erdatmosphäre]] bei, da sie die Strahlung nicht ungehindert in den [[Weltraum]] entlassen ([[Treibhausgas]]e). Gleichzeitig ermöglichen sie der Atmosphäre, Energie per [[Ausstrahlung (Atmosphäre)|Ausstrahlung]] in den Weltraum abzugeben.

Auch bei der Abkühlung der [[Erdoberfläche]] in der Nacht spielt die Gasstrahlung eine wesentliche Rolle: Da nachts keine [[Sonneneinstrahlung]] stattfindet, kühlt der Erdboden durch Wärmeabstrahlung in den [[Nachthimmel]] ab. Allerdings sendet die Luftschicht, die sich direkt über der Erdoberfläche befindet, aufgrund der Gasstrahlung auch wieder Wärmestrahlung auf die Erdoberfläche zurück, was die Abkühlung des Bodens um einen gewissen Betrag mindert. Da diese Rückstrahlung entgegen der gewöhnlichen Abstrahlrichtung erfolgt, wird sie [[atmosphärische Gegenstrahlung]] genannt.

== Literatur ==
* Heinz Herwig: ''Wärmeübertragung-Physikalische Grundlagen''. Vieweg+Teubner Verlag, Hamburg 2006, ISBN 3-8348-0755-9.
* Thomas Hertel: ''Ein Modell für die Berechnung der Gasstrahlung und seine Anwendung bei der Entwicklung eines einfachen Feuerraum-Berechnungsverfahrens''. Dissertation, Darmstadt 1992.
* {{Literatur
|Hrsg=Carl Kramer, Alfred Mühlbauer
|Titel=Praxishandbuch Thermoprozess-Technik. Bd. 1: Grundlagen – Verfahren
|Verlag=Vulkan Verlag
|Ort=Essen
|Datum=2002
|ISBN=3-8027-2922-6
|Seiten=}}

[[Kategorie:Thermodynamik]]
[[Kategorie:Strahlung]]
[[Kategorie:Statistische Physik]]

Gasstrahlung - Versionsgeschichte

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