Experiment: Wasser als Infrarot-Barriere - Deutsches SOFIA
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Dr. Cecilia Scorza Dr. Olaf Fischer Experiment: Wasser als Infrarot-Barriere Aufgabe Führe das nachfolgend beschriebene Freihandexperiment durch. Während sich der augenscheinliche Helligkeitseindruck einer durch das Wasserbecken betrachteten IR-Lampe nicht stark ändert, ob man nun durch den wasser- oder den lufterfüllten Teil des Beckens schaut, wird eine merkliche Verringerung der Wärmestrahlung mit der Hand spürbar. Versuche mit Hilfe eines Thermometers und einer Uhr abzuschätzen, wie viel Strahlungsenergie der IR-Lampe durch das Wasser (c = 4,183 kJ·kg -1 ·K -1 ) entzogen wurde. Führe eine Analogiebetrachtung zwischen dem Wassermolekül und einem mechanischen Dämpfungselement, wie es z. B. zum Erdbebenschutz von Gebäuden eingesetzt wird (Bild unten). Information – Physik Das Wassermolekül ermöglicht aufgrund seines Aufbaus viele verschiedene Schwingungsmoden. Jede mögliche Schwingung entzieht der einfallenden Strahlung bei der entsprechenden Anregungsfrequenz Energie. Dehnungsschwingungen zwischen den H-Atomen und dem O-Atom im Wassermolekül bewirken eine Absorption im Nahen Infrarot (NIR), Biegeschwingungen sind für Frequenzen empfindlich, die im Mittleren Infrarot (MIR) liegen, und Übergänge zwischen Rotations- zuständen des gesamten Moleküls absorbieren im Fernen Infrarot (FIR) und im submm-Bereich. Information – Astronomie Wasser ist eines der häufigsten Moleküle im Universum. Dies ist insofern naheliegend, weil sein wesentlicher Bestandteil Wasserstoff schon kurz nach Urknall entstand. Der noch nötige Sauerstoff musste aber erst in Sternen fusioniert werden. Das Baustofflager für Himmelskörper der nächsten Generationen enthält ab diesem Zeitpunkt auch Wasser – den Quell des Lebens, wie wir heute wissen. Im Bild rechts sieht man das IR-Spektrum eines Exo-Planeten, das Hinweise auf Wasser enthält.
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Dr Cecilia Scorza Dr Olaf Fischer
Experiment Wasser als Infrarot-Barriere Aufgabe Fuumlhre das nachfolgend beschriebene Freihandexperiment durch Waumlhrend sich der augenscheinliche Helligkeitseindruck einer durch das Wasserbecken betrachteten IR-Lampe nicht stark aumlndert ob man nun durch den wasser- oder den lufterfuumlllten Teil des Beckens schaut wird eine merkliche Verringerung der Waumlrmestrahlung mit der Hand spuumlrbar
Versuche mit Hilfe eines Thermometers und einer Uhr abzuschaumltzen wie viel Strahlungsenergie der IR-Lampe durch das Wasser (c = 4183 kJkg-1K-1) entzogen wurde Fuumlhre eine Analogiebetrachtung zwischen dem Wassermolekuumll und einem mechanischen Daumlmpfungselement wie es z B zum Erdbebenschutz von Gebaumluden eingesetzt wird (Bild unten) Information ndash Physik Das Wassermolekuumll ermoumlglicht aufgrund seines Aufbaus viele verschiedene Schwingungsmoden Jede moumlgliche Schwingung entzieht der einfallenden Strahlung bei der entsprechenden Anregungsfrequenz Energie Dehnungsschwingungen zwischen den H-Atomen und dem O-Atom im Wassermolekuumll bewirken eine Absorption im Nahen Infrarot (NIR) Biegeschwingungen sind fuumlr Frequenzen empfindlich die im Mittleren Infrarot (MIR) liegen und Uumlbergaumlnge zwischen Rotations-zustaumlnden des gesamten Molekuumlls absorbieren im Fernen Infrarot (FIR) und im submm-Bereich
Information ndash Astronomie Wasser ist eines der haumlufigsten Molekuumlle im Universum Dies ist insofern naheliegend weil sein wesentlicher Bestandteil Wasserstoff schon kurz nach Urknall entstand Der noch noumltige Sauerstoff musste aber erst in Sternen fusioniert werden Das Baustofflager fuumlr Himmelskoumlrper der naumlchsten Generationen enthaumllt ab diesem Zeitpunkt auch Wasser ndash den Quell des Lebens wie wir heute wissen Im Bild rechts sieht man das IR-Spektrum eines Exo-Planeten das Hinweise auf Wasser enthaumllt
