|
Alles kalter Kaffee oder die experimentelle Thermoskanne Dr. Wolfgang Brune |
|
Dazu konstruieren wir gedanklich eine experimentelle Thermoskanne: Sie bestehe wie eine käuflich im Fachgeschäft zu erwerbende Thermoskanne aus zwei ineinander steckenden Behältern, zwischen denen Vakuum herrscht. Damit wird im Idealfall Wärmeleitung und Konvektion ausgeschlossen. Nach innen ist der innere Behälter verspiegelt, so dass auch Strahlung von innen wieder nach innen zurückgeworfen werden kann. Damit sich die Thermoskanne für Experimente eignet, sei der Flüssigkeitsinhalt elektrisch heizbar. Der Zwischenraum zwischen den beiden Behältern lasse sich unten und oben getrennt öffnen, oben auch in einer "Sparvariante", die nur den Druckangleich an die Außenverhältnisse ermöglicht, ohne dass größere Gasmengen aus dem Zwischenraum ausströmen können bzw. dass sich im Zwischenraum umfangreichere turbulente Mischungsvorgänge mit der Außenluft abspielen. 1. Die Thermoskanne werde im Normalfall betrieben, d. h. mit heißem Kaffee gefüllt und verschlossen. Der Außenbehälter der Thermoskanne kann unbedenklich mit den Händen angefasst werden. Beobachtung: Der Kaffee bleibt eine Weile heiß. Im Laufe einer längeren Zeit kühlt er sich bis zur Umgebungstemperatur ab. Erklärung: Die anfängliche Wärmespeicherung wird gewährleistet durch fehlende Wärmeleitung und Konvektion, unterstützt durch Strahlungsreflexion an der inneren Behälteroberfläche. Der Wärmeverlust im Verlaufe einer längeren Zeit resultiert aus nur unvollkommen unterbundener Wärmeabfuhr über Leitung, Konvektion und auch Strahlung. 2. Die Thermoskanne werde mit
unten und oben vollständig geöffnetem Zwischenraum
betrieben. 3. Die Thermoskanne werde mit der
"Sparvariante" der Öffnung oben betrieben. 4. Der Kaffee innen wird
elektrisch erwärmt und auf einer konstanten Temperatur
gehalten, zum Beispiel auf 288 K. Überträgt man diese Erkenntnisse auf ein einfaches vertikales Atmosphärenmodell, kann man folgende Schlussfolgerungen ziehen: *Konvektion und Wärmeleitung sind bei den betrachteten Temperaturverhältnissen effektiver als Strahlung. *Der Kaffee wird nur von der elekrischen Heizung erwärmt (das entspricht der Absorption von Sonnenstrahlung in der Erdoberfläche). Behinderte Konvektion und Wärmeleitung können den Wärmedurchgang nach außen so verändern, dass dabei die erforderliche Heizung des Kaffees zurückgeht, mit der die Temperatur aufrecht erhalten wird, oder wenn die Heizung gleich bleibt, wie im Durchschnitt bei gleichbleibender Sonneneinstrahlung auf die Erdoberfläche, dass die Temperatur des Kaffees ansteigt. Folglich: Wenn sich auf der Erde die entsprechende Bewölkung andauernd und substanziell verändert, verändert sich auch die mittlere globale Erdoberflächentemperatur - wie es tatsächlich im Eiszeitalter bei den dauernden Wechseln von Kalt- in Warmzeiten und umgekehrt vor sich gegangen ist. Das alles geht genauso vonstatten, wenn die Verspiegelung des inneren Behälters entfällt. Das wirft bestenfalls die Frage auf, ob die Bewölkung in der Atmosphäre neben der unterbundenen Konvektion noch Wärmestrahlung (partiell) reflektieren kann oder nicht. Auch die Strahlungsreflexion nach innen vermag den Kaffee nicht wärmer zu machen, als er durch die elektrische Heizung aufgewärmt wird. Die verspiegelte Innenwand allein kann keine Temperatur über die hinaus annehmen, die der Kaffee durch die elektrische Heizung annimmt. (Nur dann nämlich wäre sie dem Kaffee gegenüber tatsächlich eine zusätzliche Wärmequelle.) Und Strahlung, die von noch weiter außen kommt, von der Außenluft des Raums oder von der Außenluft außerhalb des Hauses, in dem das Experiment betrieben wird, hat eine noch viel niedrigere Temperatur als die Gefäßinnenwand; sie kann bei dem Kaffee nur Kühlung bewirken, keine Erwärmung - und zwar um so stärker, je kälter sie ist.
|