Fachgebiet! Berechnung von Energiestrom auf 1m² (Physik)

10.11.2010, 09:45	ruri14	Auf diesen Beitrag antworten »
Berechnung von Energiestrom auf 1m² (Physik) Meine Frage: Guten Morgen, ich muss in Physik was berechnen. DAs habe ich nicht hinbekommen und dann in der Lösung geschaut. Da standen Formeln mit denen ich überhaupt nichts anfangen konte. Hier die Aufgabe: An einem Wintertag bestrahlt eine 100-Watt-Glühlampe in 17 cm Abstand die Wange eines Menschen so stark wie die Sonne. Wie hoch war der Energiestrom auf 1m²? so, das kann ich leider nicht lösen. Habe dann im Lösungsanhang geschaut und da folgendes gefunden: Die Strahlung der Lampe verteilt sich auf eine Kugel mit dem Radius r=17m. Die Querschnittsfläche beträgt $\begin{eqnarray} A_{Kreis} = \pi \cdot r^{2} \end{eqnarray}$ (Zeichen für ist ungefähr) 0,09m². Die Kugeloberfläche ist viermal so groß, beträgt also ungefähr 0,36m² Das entspricht einer Bestrahlung von $\begin{eqnarray} \frac{100W}{0,36m²} \end{eqnarray}$ ( Zeichen für ist ungefähr) $\begin{eqnarray} 278\frac{W}{m²} \end{eqnarray}$ . Der Energiestrom auf jeden Quadratmeter beträgt also 278W. Meine Ideen: Jetzt habe ich diese Formeln noch nie gesehen. und habe keine Ahnung was sie bedeuten und wie man auf die kommt. Wäre echt total lieb wenn mir da mal jemand helfen könnte! DAnke!
10.11.2010, 14:14	PhyMaLehrer	Auf diesen Beitrag antworten »
Kleine Vorbemerkung: Beispielsweise bei der Planung und Installation von Sonnenkollektoren (Erwärmen von Wasser) oder Solarzellen ist es wichtig, möglichst viel der Sonnenenergie aufzufangen und nutzbar zu machen. Deshalb sollten diese Geräte nach Möglichkeit nach Süden und in bestimmten Winkeln ausgerichtet werden. Wenn die Sonne senkrecht auf eine Solarzelle strahlt, wird diese viel mehr Strom liefern, als wenn die Sonnenstrahlen sehr schräg einfallen (weswegen es auch im Sommer wärmer ist als im Winter). Als ein Maß für die Stärke der Sonnenstrahlung gibt man an, welche Leistung (gemessen in Watt) 1 Quadratmeter der Erdoberfläche, der Solarzelle usw. erhält. Es ist nun gegeben, daß die Wintersonne soviel W/m² liefert, wie eine 100-W-Glühlampe im Abstand von 17 cm. Dieser Energiestrom soll berechnet werden. Die Glühlampe strahlt doch ihr Licht in alle Richtungen ab. (Es wird hier zur Vereinfachung vernachlässigt, daß in Richtung des Sockels natürlich keine Strahlen ausgesendet werden. Es wird angenommen, die Glühlampe sei "ein leuchtender Punkt".) Es ist auch klar, daß die Wange in einem Abstand von 17 cm viel mehr Energie erhält (heller und wärmer wird) als in sagen wir 1 m Abstand. Deshalb kommt es auf den Abstand bei der Berechnung des Energiestroms an. Stell dir vor, die Glühlampe befände sich im Innern einer kugelförmigen Lampe mit einem Radius von 17 cm. Diese Lampe wird von innen her gleichmäßig erleuchtet. Sämtliche Energie, die von der Glühlampe ausgeht, wird von dieser Kugel eingefangen. Die Glühlampe bestrahlt die Oberfläche der Kugel (von innen her, aber das ist ohne Bedeutung). Die Oberfläche einer Kugel mit dem Radius r ist $\begin{eqnarray} A_{O,Kugel}=4\pi r^{2} \end{eqnarray}$ (was, nebenbei gesagt, viermal so viel ist, wie der Flächeninhalt des kreisförmigen Querschnitts der Kugel). Für r = 0,17 m erhälst du eine Oberfläche der Kugel von etwa 0,36 m². Auf diese Fläche strahlt die Glühlampe mit ihren 100 W. 100 W / 0,36 m² = 278 W / m². So einfach...
11.11.2010, 09:00	ruri14	Auf diesen Beitrag antworten »
nun gut. Aber ich habe ein Problem das alles zu verstehen da ich: $\begin{eqnarray} \pi \end{eqnarray}$ , $\begin{eqnarray} A_{Kreis} \end{eqnarray}$ noch nie gesehen habe und keine Ahnung habe was das sein soll außer das es Formeln sind...
11.11.2010, 11:28	lgrizu	Auf diesen Beitrag antworten »
hats du in geometrie schon mal kreisflächen berechnet? ...wenn nicht ist das schlecht... $\begin{eqnarray} A_{kreis} \end{eqnarray}$ bezeichnet den flächeninhalt des kreises, $\begin{eqnarray} \pi \end{eqnarray}$ ist die kreiszahl, sie kommt aus dem verhältnis von Umfang eines kreises und seinem durchmesser zustande, also $\begin{eqnarray} \pi = \frac{Umfang~Kreis}{Durchmesser~Kreis} \end{eqnarray}$ , dieses verhältnis ist konstant. setz dich mal ein wenig mit Kreiszahl und flächenberechnungen von kreisen auseinander, Wikipedia sollte für deine zwecke ausreichen...
11.11.2010, 11:30	ruri14	Auf diesen Beitrag antworten »
ok. Danke. Nein das mit den Kreisen hatte ich leider noch nicht. also mittelpunkt ausrechnen,umfang... hatte ich schon aber das noch nicht. Na ich werde mich mal in Wikipedia belesen in der nächsten Physikstunde. Jetzt bin ich ja gerade bei Mathe und das hat damit nichts zu tun da die Aufgabenstellung im Physikbuch war... Danke für deine Hilfe und wenn ich nächste Stunde in Physik nicht weiterkomme dann mache ich hier im Thread weiter...

1

Verwandte Themen

Die Beliebtesten »

Die Größten »

Die Neuesten »