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Wärmelehre |
Die Lichtmühle zeigt in anschaulicher Weise, wie Licht in Bewegungsenergie umgewandelt wird.
Daten:
- gläsernes Gehäuse (Glühbirnenform)
- Ø 8cm
- Höhe 12cm
| 1. Beschreibung Mit dem Radiometer lassen sich die Vorstellungen von der kinetischen Wärmetheorie bestätigen. Das Gerät besteht aus einem weitgehend evakuierten Glasgefäß, in dem sich, auf Spitzen gelagert, ein leicht drehbares Flügelrad mit senkrechter Achse befindet. Die vier Flügel sind aus dünnen Glimmerblättchen geschnitten und einseitig geschwärzt. Sie sind so angeordnet, dass man bei Drehung stets nur gleichartige Flächen erscheinen bzw. verschwinden sieht. Die Temperatur der Strahlungsquelle spielt beim Funktionieren der Lichtmühle eine entscheidende Rolle: Kaltes Licht (z. B. Licht von Leuchtstoffröhren) vergleichbarer Lichtstärke setzt die Lichtmühle nicht in Bewegung, eine vorwiegend Infrarot liefernde Heizsonne aber durchaus, auch wenn keine sichtbare Strahlung vorhanden ist. |
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2. Warum dreht sich das Flügelrad?
Die schwarzen Flächen erwärmen sich infolge der stärkeren Absorption mehr als die blanken. Daher erhalten die Luftmoleküle beim Auftreffen auf die schwarzen Flächen einen größeren Impuls als beim Auftreffen auf die blanken. Nach dem Satz von der Erhaltung des Impulses ist auch der Rückstoß auf die schwarzen Flächen größer. Der die Bewegung hervorrufende Überdruck ist also die Summe sehr vieler einzelner Stöße. Die hohe Luftverdünnung im Lichtmühlengefäß dient zur besseren Wirksamkeit der größeren freien Weglänge der Luftmoleküle.
3. Experimente
Umschließen Sie mit Ihren warmen Händen (evtl. vorher reiben!) den kugelförmigen Teil der Lichtmühle. Durch eine oben freigebliebene Öffnung beobachten Sie eine allmähliche Drehung des zunächst ruhenden Flügelrades. Sie wird durch die Wärmestrahlung Ihrer Hand verursacht.
Erwärmen Sie die Lichtmühle über der Heizung und stellen Sie sie anschließend in den Eisschrank. DasFlügelrad dreht sich dann einige Zeit in umgekehrter Richtung. Den gleichen Effekt erhalten Sie, wenn Sie das Lichtmühlengefäß mit einem - von der Elektronik her bekannten - Kontaktspray vereisen!
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