In den vorangegangenen Abschnitten wurde beschrieben, wie Körper Temperaturstrahlung emittieren. Da andere Objekte diese Strahlung absorbieren, tauschen somit alle Gegenstände gegenseitig Energie durch Strahlung aus. In den meisten Fällen ist dieser Beitrag zum Wärmetransfer im Vergleich zur Wärmeleitung durch direkten Kontakt und durch Konvektion zu vernachlässigen. In Abwesenheit dieser Effekte ist der Energieaustausch durch Strahlung jedoch nicht zu vernachlässigen und bei gro\3en Temperaturunterschieden zwischen benachbarten Objekten kann er zum ma\3gebenden Faktor der Energiebilanz werden.
Allgemein lä\3t sich der Strahlungstransfer von Wärme
zwischen zwei Oberflächen mit den Temperaturen
und
durch folgenden Zusammenhang
beschreiben [Wolfe, Zissis, 89]:
![]()
Dabei bezeichnet
den Netto-Strahlungsflu\3, der
zwischen den Oberflächen ausgetauscht wird. S ist die Fläche
der Oberfläche und
ist die Stefan-Boltzmann
Konstante. Der Faktor
wird als Geometriefaktor bezeichnet. Er beschreibt das
Verhältnis der Strahlung, welche bei der gegebenen geometrischen
Anordnung die beiden Oberflächen tatsächlich trifft,
zur gesamten Strahlung, die beide Objekte in alle Richtungen
emittieren. Dieser
Faktor wird im allgemeinen nur für sehr einfache Geometrien
analytisch berechnet werden können. Für beliebige Anordnungen
mu\3 er experimentell bestimmt werden oder es mu\3 ein
komplettes raytracing durchgeführt werden. Für einige
ausgewählte Konfigurationen sind die Geometriefaktoren
in
Nachschlagewerken tabelliert (z. B. [Wolfe, Zissis, 89],
[Buschmann et al., 61], [Sotos et al., 64]).
Mit der spezifischen Ausstrahlung, die nach (2.10)
durch das Stefan-Boltzmann Gesetz gegeben ist, wird aus (2.44):
![]()
Der Strahlungsaustausch ist somit proportional zu der Differenz
der spezifischen Ausstrahlungen R der beiden Oberflächen und
zur strahlenden Fläche S. Mit steigendem
Temperaturunterschied wächst der Strahlungsaustausch
zwischen Körpern daher proportional zu
stark
an
. Hierbei wurde noch nicht die Absorption
durch eventuell dazwischenliegende Materie berücksichtigt.
Gleichung (2.44) ist von fundamentaler Bedeutung und wird in der numerischen Mathematik als Strahlungs-Randbedingung bei der Berechnung der Temperaturverteilung innerhalb eines Objektes verwendet.