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Sonne und Photonen

Schüler

Tags: Photon

 
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KeinPlanVonM

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15:06 Uhr, 10.09.2012

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Hallihallo!!!

Ich brauche bitte unbedingt Hilfe bei dieser Aufgabe:


Wie viele Photonen gibt eine 100W-Lampe in 3000h ab( Wirkungsgrad 5%,λ=500 nm) ?
Wie viele davon treffen die Erde (R=6370 km; rE-S =150106 km) ?

Wie viele gibt die Erde im IR ins Weltall ab ( Mittelwert λ=104 nm; Strahlungsgleichgewicht) ?


Die erste Frage konnte ich beantworten, bei den beiden anderen hapert es ein wenig. Ich bitte um Hilfe!


Lieben Gruß

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DerDepp

DerDepp aktiv_icon

18:11 Uhr, 10.09.2012

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Hossa ;-)

Die Aufgabe scheint nicht vollständig gestellt zu sein! Was hat die Entfernung Erde-Sonne mit der Glühbirne zu tun? Das ist mir unklar. Auch der letzte Teil ist wirr. Vielleicht könntest du dir wenigstens die Mühe machen und die Aufgabe korrekt und vollständig hier rein stellen?

Die Frage nach der Anzahl der Protonen, die eine 100W-Lampe abgibt kann man allerdings bereits beantworten. Dazu müssen wir zuerst wissen, wie viel Energie die Lampe in den 3000h abgibt. 1 Watt bedeutet eine Leistung von 1 Joule pro Sekunde. Um die Energie i Joule auszurechnen, müssen wir also die 3000h in Sekunden umrechnen. Eine Stunde hat 60 Minuten bzw. 3600 Sekunden:

E=100W3000h=100Js30003600s=1.08GJ=1.08109J

Der größte Teil dieser Energie geht bei der Lampe offenbar als Wärme verloren, denn nach Aufgabenstellung beträgt der Wirkungsgrad, also der Anteil an Energie, der in Licht umgewandelt wird, nur 5%.

ELicht=51001.08109J=5.4107J

Nun müssen wir ausrechnen, wie viel Energie ein Photon fort trägt. Die Wellenlänge des emittierten Lichts ist gegeben: λ=500nm=500109m=51011m. Nach Plancks wichtiger Formel gilt:

E=hf=hcλ

Mit dem Planck'schen Wirkungsquantum h und der Lichtgeschwindigkeit c:

E=hf=hcλ=6.62610-34Js299792458m/s51011m=3.97310-37J

Die Anzahl n der emittierten Photonen ist daher:

n=5.41073.97310-371.3591044

Wenn du die anderen Teilaufgaben auch noch mal sauber aufschreiben könntest, kann man dir vielleicht auch da weiterhelfen... :-)

Ok?
KeinPlanVonM

KeinPlanVonM aktiv_icon

18:41 Uhr, 10.09.2012

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Hallo Depp,

ich habe nochmal geguckt. Die Aufgabe steht in meinem Buch und ich habe sie genauso abgeschrieben wie sie im Buch steht, okay?


Lg

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prodomo

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09:45 Uhr, 11.09.2012

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Zwar kann ich mit der Glühbirne als Sonnenersatz auch wenig anfangen, aber immerhin könntest du den Anteil der Querschnittsfläche der Erde (π63702 Quadratkilometer) an der fiktiven Kugeloberfläche einer Kugel um die Sonne/Glühbirne mit 150 Mio. km Radius berechnen.
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prodomo

prodomo aktiv_icon

09:47 Uhr, 11.09.2012

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Hatte die letzte Frage übersehen. Strahlungsgleichgewicht heißt absorbierte Energie = emittierte Energie.Da die Infrarot - Photonen aber pro Stück sehr viel weniger Energie haben, müssen es entsprechend mehr sein.
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