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Energieerhaltungssatz
Strahlungswärme vs. Konvektionswärme
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Sowohl als auch.. Wärmestrahlung & Konvektion im Einklang
Das Geheimnis liegt in der Kombination beider Wärmemöglichkeiten. Wer gezielt klug handelt und die
jeweiligen Vorteile nutzt, kann sogar Heizkosten sparen. Wie das genau geht, ist hier zu sehen:
Strahlungswärme spart Energie, da die Wärme trotz gleicher Lufttemperatur im Raum als intensiver
wahrgenommen wird. Wärmestrahlung wird vom Menschen als sehr angenehm empfunden, weil sie
so auch in der Natur (Sonneneinstrahlung) vorkommt und eine natürliche, gesunde Wärme liefert. Es
gibt keine Staubaufwirbelungen und keine trockene Raumluft, welche die Schleimhäute austrocknet,
sondern ein gesundes Raumklima und eine optimale Luftfeuchtigkeit. Es wird bei Strahlungswärme
weniger Energie für die selbe Behaglichkeit benötigt, da das Wahrnehmungsgefühl für die Wärme
durch die Erwärmung von “innen” den Unterschied macht. Ein physikalischer Vorgang, bei dem der
Vergleich von Wattzahlen und die Betrachtung des Energieerhaltungssatzes nicht mehr genügen, um
die tatsächliche Wärmewirkung feststellen zu können.
Kaminheizungen und Kachelöfen funktionieren seit Jahrhunderten nach dem selben Prinzip in groß. Nämlich Feuer in Strahlungswärme umzuwandeln und für den Menschen nutzbar zu machen. Auch Förster und Gärtner nutzen die Methode mit dem Tontopf schon seit sehr langer Zeit, um z.B. ein Gewächshaus frostfrei zu halten oder als Ansitzheizung. Der Ton wandelt die Konvektionswärme der Kerzen in eine intensive Strahlungswärme um und entwickelt bei der 2-Topf-Methode eine Temperatur von 50°C - 70°C welche ähnlich wie bei einer Rotlichtlampe für den Menschen als intensiv und sehr angenehm wahrgenommen wird. Die meisten, die den Teelichtofen ausprobiert haben, hätten eine so starke Strahlungswärme in der Nähe vom Teelichtofen nicht erwartet.
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© Kreativ-Bastelstube.de
Kann der Teelichtofen den Energieerhaltungssatz umgehen?
„Macht das mit oder ohne Teelichtofen überhaupt einen Unterschied?“
oder „In Physik nicht aufgepasst?“ – das sind typische Fragen, die häufig
gestellt werden. Dabei wird oft darauf hingewiesen, dass die geringe
Heizleistung eines Teelichts von etwa 40 Watt sich durch den Teelichtofen
nicht erhöht und deshalb, ähnlich wie bei einem einzelnen Teelicht, nicht
ausreiche, um spürbare Wärme zu erzeugen. Doch genau hier zeigt der Teelichtofen seine Stärke:
Die Wärme wird nicht erhöht, sondern durch eine uralte Technik effizienter genutzt...
Um zu verstehen warum der Teelichtofen trotz seiner geringen Heizleistung (ca. 40 Watt pro Teelicht)
dennoch eine angenehme Wärme in seiner Umgebung abgibt, muss man tiefer in die Physik einsteigen
als nur Wattzahlen zu vergleichen oder den Energieerhaltungssatz zu betrachten. Das große Geheimnis
liegt in der unterschiedlichen Wirkungsweise der beiden Wärmearten, Strahlungs- und Konvektionswäre.
Die Konvektionswärme der Teelichter wird mit dem Teelichtofen in Strahlungswärme umgewandelt und so
für den Menschen besser nutzbar gemacht.
Strahlungswärme und Konvektionswärme sind zwei verschiedene Arten der Wärmeabgabe bzw.
Wärmeverteilung und haben einen unterschiedlichen Einfluss auf die Raumtemperatur und das
Raumklima. Ob die Raumluft heiß, trocken, feucht oder kalt ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab.
Die Wärme wird bei beiden Wärmearten trotz gleicher Temperatur im Zimmer unterschiedlich empfunden.
Strahlungswärme (Tiefenwärme)
Strahlungswärme bedeutet Erwärmung von “innen” und ist z.B. bei der
Sonnenstrahlung, einer Rotlichtlampe, einer Infrarotheizung, einem Kamin,
einem Kachelofen oder dem Teelichtofen / Teelichtheizung zu spüren. Bei
der Strahlungswärme erwärmt sich die Luft im Raum nur sehr gering. Die
Strahlungswärme wird erst wirksam wenn Sie auf den Körper trifft und dort
die Atome und Moleküle in Bewegung versetzt. Im Winterurlaub auf den
Bergen kann es bei Windstille und starker Sonnenstrahlung trotz der eisigen
Lufttemperatur im Gesicht und auf der Haut sehr warm werden. Auch bei
Minusgrade auf dem Thermometer kann es sogar zu einem Sonnenbrand
kommen, bei dem die Wärme in der Haut gespeichert wird und noch die
ganze Nacht im Gesicht zu spüren ist.
Konvektionswärme
Konvektionswärme bedeutet Wärmemitführung, Strömungsbewegung,
Wärmeübertragung oder auch bewegte Wärme und ist z.B. bei einem
herkömmlichen Heizkörper (Zentralheizung), einem Föhn oder bei Kerzen
zu spüren. Besonders gut zu sehen bei einer Weihnachtspyramide, wenn
die aufsteigende Hitze der Kerzen das Flügelrad in Bewegung versetzt.
Bei der Konvektionswärme wird die Wärme von der Luft aufgenommen,
welche dann als Träger der Wärme dient. Kalte Luft wird von unten
angesaugt und strömt als warme Luft nach oben zur Zimmerdecke, da die
warme trockene Luft leichter ist als die feuchte, kalte Luft. Hierdurch
entstehen verschiedene kalte, feuchte und warme, trockene Luftschichten
und unterschiedliche Temperaturzonen im Zimmer, was ein ehr
unangenehmes Raumklima bedeutet (warmer Kopf und kalte Füße). Die
warme, bewegte Luft überträgt die Energie und vermittelt ein Gefühl von
Zugluft. Durch die ständige Luftströmung wird es im Raum sehr trocken, es
kommt zu Staubaufwirbelungen und somit zu einer erhöhten Belastung von
Hausstaub, Milben und Pollen.
Bei der Konvektionswärme ist es notwendig die Luft im gesamten Raum zu
erwärmen, um ein Gefühl von Wärme zu bekommen. Durch die
unterschiedlichen Lufttemperaturschichten verändert sich auch das
Raumthermometer und das Hygrometer (Luftfeuchtigkeit), da die gesamte
Raumluft trockener und wärmer wird. Bei offenen Türen oder Fenstern
entweicht die warme Luft sehr schnell aus dem Raum.
Teelichtofen Video-Übersicht (Alle Praxis-Tests)
Mehr zum Teelichtofen:
Teelichtofen Kritik Teil 1/5 - Energieerhaltungssatz
(Früheres Video zum Thema)
Nobelpreis Physik - Max Planck - Wirkungsquantum von 1918
Max Planck erhielt 1918 den Nobelpreis für Physik für seine Entdeckung des Planckschen
Wirkungsquantums, das die Grundlage der Quantenphysik bildet. Seine Arbeit war bahnbrechend,
insbesondere für das Verständnis von Strahlung und Energie.
Ein faszinierender Effekt aus diesem Bereich ist, dass sich verschiedene Größen elektromagnetischer
Strahlung – wie Licht oder Wärme durch Konvektion – linear zur Energie oder Frequenz verhalten.
Die Wärmestrahlung jedoch folgt einer anderen Regel: Sie steigt in der vierten Potenz zur Energie.
Das bedeutet, dass bei einer Verdoppelung der Energie die Wärmestrahlung um das 16-Fache zunimmt.
Genau diesen Effekt können wir bei dem Teelichtofen beobachten. Zwar bleibt die gesamte Energie
gleich, doch ein Großteil wird in Wärmestrahlung umgewandelt. Dadurch wird die Energie so
effizient genutzt, dass eine erstaunlich intensive Wärme entsteht.
Dies erklärt auch, warum moderne Heizsysteme wie Fußboden-, Wand- oder Deckenheizungen, die
auf Wärmestrahlung basieren, heute so beliebt sind. Sie benötigen im Vergleich zu konventionellen
Heizkörpern, die primär auf Konvektion setzen, nur einen Bruchteil der Energie, um eine angenehme
Wärme zu erzeugen.
