Stefan-Boltzmann-Gesetz

Wir kennen das aus Erfahrung. Glut, die fast am erloschen ist, strahlt nur noch sehr schwach rot. Glut, die viel Luft mit dem Blasebalg erhält, leuchtet hingegen sehr hell und gelblich. Der Grund für die Farbänderung kann mit dem Wienschen Verschiebungsgesetz erklärt werden. Der Unterschied in der Intensität der Strahlung wird aber mit dem Stefan-Boltzmann-Gesetz beschrieben. Das nach den österreichischen Physikern Josef Stefan (1835-1893) und Ludwig Boltzmann (1844-1906) benannte Gesetz zeigt, dass die abgestrahlte Leistung der Wärmestrahlung mit der Temperatur sehr stark zunimmt.

Demnach strahlt ein Körper bei einer höheren Temperatur viel mehr Wärmestrahlung ab. Das ist manchmal nützlich, wie wir es an einem Beispiel sehen können: Die eingeschaltete Herdplatte in der Küche kriegt eine bestimmte Menge an elektrischer Leistung. Wenn wir die leere Herdplatte eingeschaltet lassen und sie vergessen, dann kann die zugeführte Wärme nicht an einen Kochtopf weitergeleitet werden. Die innere Energie der Herdplatte erhöht sich immer mehr und die Temperatur der Platte steigt. Die Herdplatte würde sich auf diese Weise unbegrenzt erwärmen.

Weil die Wärmestrahlung der Herdplatte aber mit der Temperatur zunimmt, wird die Wärmestrahlung irgendwann so stark sein, dass sie gleich viel Leistung abführt, wie der Platte elektrisch zugeführt wird. Gemäss Erstem Hauptsatz der Thermodynamik stellt sich für die Herdplatte ein Gleichgewicht ein und die Temperatur nimmt nicht weiter zu, was sie vor der thermischen Zerstörung bewahrt. Wir haben dann aus der Herdplatte einen Wärmestrahler gemacht, der die Küche erwärmt.