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Re: Re: Ist Smart Metering (intelligente elektronische Stromzähler) in Deutschland schon ein Thema das verunsichert?

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  Re: Re: Ist Smart Metering (intelligente elektronische Stromzähler) in Deutschland schon ein Thema das verunsichert? Axel_Berger@b.maus.de (Axel Berger) - 2015-08-02 13:57 +0200
    Re: Ist Smart Metering (intelligente elektronische Stromzähler) in Deutschland schon ein Thema das verunsichert? Christoph Müller <chrnewsgroup@astrail.de> - 2015-08-02 18:08 +0200
      Re: Ist Smart Metering (intelligente elektronische Stromzähler) in Deutschland schon ein Thema das verunsichert? Sieghard Schicktanz <Sieghard.Schicktanz@SchS.de> - 2015-08-02 22:56 +0200
        Re: Ist Smart Metering (intelligente elektronische Stromzähler) in Deutschland schon ein Thema das verunsichert? Christoph Müller <chrnewsgroup@astrail.de> - 2015-08-03 11:11 +0200
          Re: Ist Smart Metering (intelligente elektronische Stromzähler) in Deutschland schon ein Thema das verunsichert? Sieghard Schicktanz <Sieghard.Schicktanz@SchS.de> - 2015-08-03 22:46 +0200
            Re: Ist Smart Metering (intelligente elektronische Stromzähler) in Deutschland schon ein Thema das verunsichert? Christoph Müller <chrnewsgroup@astrail.de> - 2015-08-04 13:56 +0200
              Re: Ist Smart Metering (intelligente elektronische Stromzähler) in Deutschland schon ein Thema das verunsichert? Matthias Dingeldein <matthias.dingeldein@rwth-aachen.de> - 2015-08-04 20:59 +0200
                Re: Ist Smart Metering (intelligente elektronische Stromzähler) in Deutschland schon ein Thema das verunsichert? Christoph Müller <chrnewsgroup@astrail.de> - 2015-08-05 15:38 +0200
              Re: Ist Smart Metering (intelligente elektronische Stromzähler) in Deutschland schon ein Thema das verunsichert? Sieghard Schicktanz <Sieghard.Schicktanz@SchS.de> - 2015-08-04 23:19 +0200
                Re: Ist Smart Metering (intelligente elektronische Stromzähler) in Deutschland schon ein Thema das verunsichert? Christoph Müller <chrnewsgroup@astrail.de> - 2015-08-05 20:56 +0200
                  Re: Ist Smart Metering (intelligente elektronische Stromzähler) in Deutschland schon ein Thema das verunsichert? Sieghard Schicktanz <Sieghard.Schicktanz@SchS.de> - 2015-08-06 22:40 +0200
                    Re: Ist Smart Metering (intelligente elektronische Stromzähler) in Deutschland schon ein Thema das verunsichert? Christoph Müller <chrnewsgroup@astrail.de> - 2015-08-07 13:45 +0200
                      Re: Ist Smart Metering (intelligente elektronische Stromzähler) in Deutschland schon ein Thema das verunsichert? Sieghard Schicktanz <Sieghard.Schicktanz@SchS.de> - 2015-08-07 22:24 +0200
      Re: Ist Smart Metering (intelligente elektronische Stromzähler) in Deutschland schon ein Thema das verunsichert? Claas Thede <c.thede@gmx.de> - 2015-08-02 22:59 +0200
        Re: Ist Smart Metering (intelligente elektronische Stromzähler) in Deutschland schon ein Thema das verunsichert? Christoph Müller <chrnewsgroup@astrail.de> - 2015-08-03 10:21 +0200
          Re: Ist Smart Metering (intelligente elektronische Stromzähler) in Deutschland schon ein Thema das verunsichert? Claas Thede <c.thede@gmx.de> - 2015-08-03 11:48 +0200
            Re: Ist Smart Metering (intelligente elektronische Stromzähler) in Deutschland schon ein Thema das verunsichert? Christoph Müller <chrnewsgroup@astrail.de> - 2015-08-03 15:00 +0200
              Re: Ist Smart Metering (intelligente elektronische Stromzähler) in Deutschland schon ein Thema das verunsichert? Claas Thede <c.thede@gmx.de> - 2015-08-03 16:28 +0200
                Re: Ist Smart Metering (intelligente elektronische Stromzähler) in Deutschland schon ein Thema das verunsichert? Christoph Müller <chrnewsgroup@astrail.de> - 2015-08-03 18:37 +0200
                  Re: Ist Smart Metering (intelligente elektronische Stromzähler) in Deutschland schon ein Thema das verunsichert? Claas Thede <c.thede@gmx.de> - 2015-08-04 15:39 +0200

#190331 — Re: Re: Ist Smart Metering (intelligente elektronische Stromzähler) in Deutschland schon ein Thema das verunsichert?

=?UTF-8?Q?Christoph_M=c3=bcller?= wrote on Sun, 15-08-02 09:55:
>So gesehen sollte es kein Problem sein, aus 6000K Strahlung 20.000K
>Strahlung zu machen, wenn man bereit ist, entsprechende Verluste hin zu
>nehmen. Niemand verlangt einen Wirkungsgrad von 100%.

Ja, Wärmepumpe, mit einem dritten kalten Reservoir. Deine Behauptungen 
kommen mit Sonne, Spiegeln und Kugel aus, kein anderer Wärmestrom in 
eine andere Senke spielt eine Rolle dabei. Damit ist dieser Einwand 
irrelevant.

Du hast jetzt zwei Antworten. Eine globale, die es mit dem zweiten 
Hauptsatz beweist (u.a. von mir) und eine detaillierte, die Dir zudem 
die Mechanismen erklärt, warum es nicht geht und wo die Verluste hin 
verschwinden (mangels Fokus an der Kugel vorbei). (Dafür Danke, daraus 
habe auch ich dazugelernt.) Beide Antworten sind korrekt und 
vollständig, jetzt ist es an Dir, sie zu verstehen.

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#190348

Am 02.08.2015 um 13:57 schrieb Axel Berger:
> =?UTF-8?Q?Christoph_M=c3=bcller?= wrote on Sun, 15-08-02 09:55:

>> So gesehen sollte es kein Problem sein, aus 6000K Strahlung 20.000K
>> Strahlung zu machen, wenn man bereit ist, entsprechende Verluste hin zu
>> nehmen. Niemand verlangt einen Wirkungsgrad von 100%.
> 
> Ja, Wärmepumpe, mit einem dritten kalten Reservoir. Deine Behauptungen 
> kommen mit Sonne, Spiegeln und Kugel aus, kein anderer Wärmestrom in 
> eine andere Senke spielt eine Rolle dabei. Damit ist dieser Einwand 
> irrelevant.

Ansichtssache.

> Du hast jetzt zwei Antworten. Eine globale, die es mit dem zweiten 
> Hauptsatz beweist (u.a. von mir)

Die Naturwissenschaften sind beobachtender Natur. Wie willst du da
überhaupt irgendwas beweisen? Sowas geht nur in den
Geisteswissenschaften wie z.B. der Mathematik.

Du hast auch nur auf den zweiten Hauptsatz hingewiesen.
Zufriedenstellend hergeleitet hast du meiner Erinnerung nach nichts.

> und eine detaillierte, die Dir zudem 
> die Mechanismen erklärt, warum es nicht geht und wo die Verluste hin 
> verschwinden (mangels Fokus an der Kugel vorbei).

Damit ist noch immer nicht erklärt, was mit der überschüssigen
eingestrahlten Energie passiert, die die Kugel nicht mehr los wird. Das
würde sie nur mit Temperaturerhöhung schaffen. Aber die kann es ja
deiner Auffassung ja nicht geben, weil die Gleichgewichtstemperatur dann
höher wäre als die der Sonnenoberfläche.

> (Dafür Danke, daraus 
> habe auch ich dazugelernt.)

Auch ich möchte mich dafür bedanken. Habe auch dazu gelernt, dass die
Größe der Sonnenscheibe doch nicht vernachlässigt werden sollte. Doch
das beantwortet noch immer nicht die Frage, was die Kugel mit der zu
viel eingestrahlten Energie macht. Denn mit der Berücksichtigung der
endlichen Sonnenscheibe wird ja nur erklärt, dass man auf einfachem Wege
nicht die ganze Sonnenenergie auf die Kugel konzentrieren kann. Was mit
der trotzdem noch überschüssigen Energie der Kugel passiert, ist damit
NICHT geklärt! Lediglich, dass statt 10 MW halt vielleicht nur 50 kW "zu
viel" auf der Kugel ankommen. Aber was passiert dann mit diesen 50 kW,
wenn eine Temperatur oberhalb Sonnentemperatur nicht möglich ist?

> Beide Antworten sind korrekt

korrekt ja.

> und vollständig,

das nicht. Die Frage, was mit der überschüssigen Energie passiert, die
die Kugel aufgrund ihrer Temperaturbegrenzung nicht mehr los wird, ist
noch immer nicht geklärt.

> jetzt ist es an Dir, sie zu verstehen.

Erkläre mir einfach, was mit der überschüssigen Energie passiert, wenn
sie nicht zu einer Temperaturerhöhung führen kann. In Nichts wird sie
sich ja wohl kaum auflösen. Könnte die Kugel die Temperatur über die
Sonnentemperatur anheben, dann könnte sie den Fehlbetrag wieder
abstrahlen und es könnte sich ein Gleichgewicht einstellen. Aber genau
diese Temperaturerhöhung kann es ja deiner Meinung nach nicht geben. Was
passiert also mit dieser Energie?

-- 
Servus
Christoph Müller
http://www.astrail.de

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#190355

Hallo Christoph,

Du schriebst am Sun, 2 Aug 2015 18:08:07 +0200:

> Die Naturwissenschaften sind beobachtender Natur. Wie willst du da
> überhaupt irgendwas beweisen? Sowas geht nur in den
> Geisteswissenschaften wie z.B. der Mathematik.

Richtig, und es wurde mathematisch bewiesen, daß die Leistung, die per
Einstrahlung mit thermischer Strahlung einer bestimmten Temperatur auf einen
Körper mit einer bestimmten Oberfläche übertragen werden kann, nicht größer
werden kann als die von diesem bei gleicher Temperatur abstrahlbare Leistung

> > die Mechanismen erklärt, warum es nicht geht und wo die Verluste hin 
> > verschwinden (mangels Fokus an der Kugel vorbei).
> 
> Damit ist noch immer nicht erklärt, was mit der überschüssigen
> eingestrahlten Energie passiert, die die Kugel nicht mehr los wird. Das

_Welcher_ eingestrahlten Energie, die die Kugel nicht mehr los wird?

> würde sie nur mit Temperaturerhöhung schaffen. Aber die kann es ja
> deiner Auffassung ja nicht geben, weil die Gleichgewichtstemperatur dann
> höher wäre als die der Sonnenoberfläche.

Könntest Du mit der Ansicht konform gehen, daß auf (D)eine Kugel nicht mehr
Strahlung fallen kann als im Inneren einer (der "Testkugel" beliebig nahe
liegender) Hohlkugel mit der Strahlungstemperatur?
In dieser Anordnung (die einer idealen Ulbricht-Kugel, die Du anderwärts
erwähnt hattest, entspricht, in der sich eine Strahlungsquelle und die
Testkugel befinden) kannst Du jetzt eine bliebige Optik einbauen.
Deine Behauptung entspricht damit der der Existenz einer Optik, die in
diesem Umfeld die Einstrahlung auf die Testkugel über die thermische
Einstrahlung erhöht. Kannst Du eine solche konstruieren?
Die allseits bekannte Physik hat mit ihren mathematischen Methoden gezeigt,
daß das nicht geht - jede Konzentration an einer Stelle nimmt an einer
anderen Stelle (mindestens) genausoviel Leistung weg, wie sie an der
Zielposition mehr liefert.

> das nicht. Die Frage, was mit der überschüssigen Energie passiert, die
> die Kugel aufgrund ihrer Temperaturbegrenzung nicht mehr los wird, ist
> noch immer nicht geklärt.

Doch, sie ist geklärt - es gibt sie einfach nicht.

-- 
-- 
(Weitergabe von Adressdaten, Telefonnummern u.ä. ohne Zustimmung
nicht gestattet, ebenso Zusendung von Werbung oder ähnlichem)
-----------------------------------------------------------
Mit freundlichen Grüßen, S. Schicktanz
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#190407

Am 02.08.2015 um 22:56 schrieb Sieghard Schicktanz:
> Hallo Christoph,
> Du schriebst am Sun, 2 Aug 2015 18:08:07 +0200:

> Könntest Du mit der Ansicht konform gehen, daß auf (D)eine Kugel nicht mehr
> Strahlung fallen kann als im Inneren einer (der "Testkugel" beliebig nahe
> liegender) Hohlkugel mit der Strahlungstemperatur?

Sofern kein konzentrierendes System im Spiel ist, ja.

> In dieser Anordnung (die einer idealen Ulbricht-Kugel, die Du anderwärts
> erwähnt hattest, entspricht, in der sich eine Strahlungsquelle und die
> Testkugel befinden) kannst Du jetzt eine bliebige Optik einbauen.

Wir leben aber nicht in einer Ulbricht-Kugel.

> Deine Behauptung entspricht damit der der Existenz einer Optik, die in
> diesem Umfeld die Einstrahlung auf die Testkugel über die thermische
> Einstrahlung erhöht. Kannst Du eine solche konstruieren?

Ich hab's noch nicht probiert.
Dass die Größe der Sonnenscheibe doch zu berücksichtigen ist und das
Licht deshalb doch nicht ganz parallel ist, habe ich gelernt.
In der Faseroptik hat man allerdings mit der Ankopplung der Fasern
ähnliche Probleme mit der Fokussierung. Das geht nicht mit bildgebender
Optik, sondern mehr mit Totalreflexion in Richtung Trichterkonstruktion.
In dieser Richtung könnte ich mir schon was vorstellen, um die
"Sonnenscheibe" doch auf einen kleineren Fleck zu zwingen.

> Die allseits bekannte Physik hat mit ihren mathematischen Methoden gezeigt,
> daß das nicht geht

ich zweifle noch.

>> das nicht. Die Frage, was mit der überschüssigen Energie passiert, die
>> die Kugel aufgrund ihrer Temperaturbegrenzung nicht mehr los wird, ist
>> noch immer nicht geklärt.
> 
> Doch, sie ist geklärt - es gibt sie einfach nicht.

Ganz überzeugt bin ich noch nicht.

-- 
Servus
Christoph Müller
http://www.astrail.de

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#190477

Hallo Christoph,

Du schriebst am Mon, 3 Aug 2015 11:11:58 +0200:

> > Könntest Du mit der Ansicht konform gehen, daß auf (D)eine Kugel nicht
> > mehr Strahlung fallen kann als im Inneren einer (der "Testkugel"
> > beliebig nahe liegender) Hohlkugel mit der Strahlungstemperatur?
> 
> Sofern kein konzentrierendes System im Spiel ist, ja.

Bei "beliebig nahe" kriegst Du kein konzentrierendes System 'rein. Du
kriegst aber, weil in dieser Hohlkugel das Strahlungfeld homogen und
isotrop ist, _nirgends_ mehr Strahlung auf Dein Kügelchen. Auch nicht mit
einem "konzentrierenden System" - es ist einfach nicht mehr da. Was an
einer Stelle durch Konzentration mehr "abgeschöpft" wird, fehlt
dementsprechend anderswo.

> > In dieser Anordnung (die einer idealen Ulbricht-Kugel, die Du anderwärts
> > erwähnt hattest, entspricht, in der sich eine Strahlungsquelle und die
> > Testkugel befinden) kannst Du jetzt eine bliebige Optik einbauen.
> 
> Wir leben aber nicht in einer Ulbricht-Kugel.

Glücklicherweise, die bewirkt nämlich die maximal mögliche
Strahlungskopplung an die Quelle, und dann wäre es hier recht ungemütlich
heiß - nicht ganz die angesprochenen 6kK, weil die Sonne das nicht ganz
liefert, aber 5,5kK reichen auch schon.
Wir kriegen von der Strahlung der Sonne also nur einen ganz kleinen Teil
ab, der als fast paralleles Strahlenbündel knapp 1kW/m² auf die Erde
bringt. Um dieses Strahlenbündel optimal auf Deine Enpfängerkugel zu
bringen, brauchst Du eine Optik, die praktisch das homogene, isotrope
Strahlungsfeld in einer "Ulbrichtkugelumgebung" nachbildet. D.h. Du mußt
die quasi-parallele Sonnenstrahlung auf den gesamten Raumwinkel verteilen
und so lenken, daß die gesamte Kugeloberfläche wenigstens annähernd in
dieser Art Strahlung liegt.
Hier kommt jetzt das von Kai-Martin angeführte Phasenraum-Argument ins
Spiel, das mathematisch begründet, daß durch eine solche Optik die
Leistungsdichte (Leistung pro Flächenelement) nicht über die der
Originalstrahlung gesteigert werden kann, und das heißt dann einfach, daß
es keine Opotik schaffen _kann_, eine höhere Leistungsdichte am Ort der
Kugel - und damit eine höhere Leistung auf der Kugeloberfläche - zu
erzeugen, als der der (thermischen 6kK-) Strahlungsquelle.

> > Deine Behauptung entspricht damit der der Existenz einer Optik, die in
> > diesem Umfeld die Einstrahlung auf die Testkugel über die thermische
> > Einstrahlung erhöht. Kannst Du eine solche konstruieren?
> 
> Ich hab's noch nicht probiert.

Dann probier's mal, oder lies die schon durchgeführten Untersuchungen zum
Thema und bilde Dir Deine Meinung daraus.

> Dass die Größe der Sonnenscheibe doch zu berücksichtigen ist und das
> Licht deshalb doch nicht ganz parallel ist, habe ich gelernt.
> In der Faseroptik hat man allerdings mit der Ankopplung der Fasern
> ähnliche Probleme mit der Fokussierung. Das geht nicht mit bildgebender

Jajaja - diese Optiken können aber auch keine anderen Effekte bewirken wie
sonstige Spiegeleien oder was auch immer - die Leistung auf der Oberfläche
Deiner Kugel wird trotzdem nicht höher, der Überschuß findet einfach durch
Mehrfachreflexionen nicht hin, sondern "fliegt wieder 'raus".

> > Die allseits bekannte Physik hat mit ihren mathematischen Methoden
> > gezeigt, daß das nicht geht
> 
> ich zweifle noch.

Dann rechne selber nach, alle Gleichungen und deren Voraussetzungen sind
öffentlich zugänglich und werden sogar regelmäßig in Vorlesungen
vorgetragen und vorgerechnet (letzteres evtl. in Übungen dazu).

-- 
-- 
(Weitergabe von Adressdaten, Telefonnummern u.ä. ohne Zustimmung
nicht gestattet, ebenso Zusendung von Werbung oder ähnlichem)
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Mit freundlichen Grüßen, S. Schicktanz
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#190514

Am 03.08.2015 um 22:46 schrieb Sieghard Schicktanz:
> Hallo Christoph,
> Du schriebst am Mon, 3 Aug 2015 11:11:58 +0200:

> Bei "beliebig nahe" kriegst Du kein konzentrierendes System 'rein. Du
> kriegst aber, weil in dieser Hohlkugel das Strahlungfeld homogen und
> isotrop ist, _nirgends_ mehr Strahlung auf Dein Kügelchen. Auch nicht mit
> einem "konzentrierenden System" - es ist einfach nicht mehr da. Was an
> einer Stelle durch Konzentration mehr "abgeschöpft" wird, fehlt
> dementsprechend anderswo.

Ich dachte jetzt etwa an einen Spiegelring mit einer projezierten Fläche
von 50 m², was damit etwa einer Strahlungsleistung von 50 kW entspricht.
Z.B. mit einem Außenradius von 4 Metern.

Wg. der endlichen Größe der Sonne ist der Brennpunkt zwar größer als das
Kügelchen. Dem kann allerdings mit konischen Röhrchen abgeholfen werden,
so dass von den 50 kW vielleicht noch 40 kW auf dem Kügelchen ankommen.
Dieses kann bei 6000K aber nur rund 15 kW abstrahlen, womit 25 kW übrig
bleiben. Was passiert damit, wenn doch keine Temperaturerhöhung über die
Sonnentemperatur möglich sein soll?

>>> In dieser Anordnung (die einer idealen Ulbricht-Kugel, die Du anderwärts
>>> erwähnt hattest, entspricht, in der sich eine Strahlungsquelle und die
>>> Testkugel befinden) kannst Du jetzt eine bliebige Optik einbauen.
>>
>> Wir leben aber nicht in einer Ulbricht-Kugel.
> 
> Glücklicherweise, die bewirkt nämlich die maximal mögliche
> Strahlungskopplung an die Quelle, und dann wäre es hier recht ungemütlich
> heiß

Je nach Maßstab. Der richtige wäre vermutlich das komplette Weltall.
Dann wär's eher ziemlich kalt.

> Wir kriegen von der Strahlung der Sonne also nur einen ganz kleinen Teil
> ab, der als fast paralleles Strahlenbündel knapp 1kW/m² auf die Erde
> bringt. Um dieses Strahlenbündel optimal auf Deine Enpfängerkugel zu
> bringen, brauchst Du eine Optik, die praktisch das homogene, isotrope
> Strahlungsfeld in einer "Ulbrichtkugelumgebung" nachbildet. D.h. Du mußt
> die quasi-parallele Sonnenstrahlung auf den gesamten Raumwinkel verteilen
> und so lenken, daß die gesamte Kugeloberfläche wenigstens annähernd in
> dieser Art Strahlung liegt.

Wozu soll das gut sein?

> Hier kommt jetzt das von Kai-Martin angeführte Phasenraum-Argument ins
> Spiel, das mathematisch begründet, daß durch eine solche Optik die
> Leistungsdichte (Leistung pro Flächenelement) nicht über die der
> Originalstrahlung gesteigert werden kann, und das heißt dann einfach, daß
> es keine Opotik schaffen _kann_, eine höhere Leistungsdichte am Ort der
> Kugel - und damit eine höhere Leistung auf der Kugeloberfläche - zu
> erzeugen, als der der (thermischen 6kK-) Strahlungsquelle.

Es geht aber doch um ganz andere Verhältnisse.

>>> Deine Behauptung entspricht damit der der Existenz einer Optik, die in
>>> diesem Umfeld die Einstrahlung auf die Testkugel über die thermische
>>> Einstrahlung erhöht. Kannst Du eine solche konstruieren?
>>
>> Ich hab's noch nicht probiert.
> 
> Dann probier's mal,

wenn ich mal zuviel Zeit und Geld habe...

> oder lies die schon durchgeführten Untersuchungen zum
> Thema

welche?

> und bilde Dir Deine Meinung daraus.

Ich habe den begründeten Verdacht, dass es sehr wohl möglich ist, per
Strahlung höhere Temperaturen zu erzeugen als die der Quelle.

>> Dass die Größe der Sonnenscheibe doch zu berücksichtigen ist und das
>> Licht deshalb doch nicht ganz parallel ist, habe ich gelernt.
>> In der Faseroptik hat man allerdings mit der Ankopplung der Fasern
>> ähnliche Probleme mit der Fokussierung. Das geht nicht mit bildgebender
> 
> Jajaja - diese Optiken können aber auch keine anderen Effekte bewirken wie
> sonstige Spiegeleien oder was auch immer - die Leistung auf der Oberfläche
> Deiner Kugel wird trotzdem nicht höher, der Überschuß findet einfach durch
> Mehrfachreflexionen nicht hin, sondern "fliegt wieder 'raus".

Genau das bezweifle ich. Weshalb, habe ich hoffentlich gut genug begründet.

>>> Die allseits bekannte Physik hat mit ihren mathematischen Methoden
>>> gezeigt, daß das nicht geht
>>
>> ich zweifle noch.
> 
> Dann rechne selber nach,

eben deshalb zweifle ich doch. 40 kW rein, 15 kW raus - da bleiben 25 kW
übrig, die nicht wissen, was sie tun sollen.

Du zweifelst einfach daran, dass es möglich wäre, mehr als 15 kW (oder
was die Kugel halt bei 6000K abstrahlen kann) Strahlung auf die Kugel zu
lenken. Wie's trotzdem geht, habe ich dir hoffentlich ausreichend
deutlich gemacht. Was passiert also mit diesen 25 übrigen kW?

> alle Gleichungen und deren Voraussetzungen sind
> öffentlich zugänglich und werden sogar regelmäßig in Vorlesungen
> vorgetragen und vorgerechnet (letzteres evtl. in Übungen dazu).

Sind da die konischen Röhrchenbündel auch mit dabei? Aus welchem Grund
sollten sie im Beispiel 25 kW zurückstrahlen? Das wird die Geometrie
schlicht nicht zulassen. Für einen Retrospiegel sind die Winkel viel zu
flach. Eine solche Konstruktion soll ja grade vermieden werden.

-- 
Servus
Christoph Müller
http://www.astrail.de

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#190533

Christoph Müller wrote:

> Am 03.08.2015 um 22:46 schrieb Sieghard Schicktanz:
> Du zweifelst einfach daran, dass es möglich wäre, mehr als 15 kW (oder
> was die Kugel halt bei 6000K abstrahlen kann) Strahlung auf die Kugel zu
> lenken. Wie's trotzdem geht, habe ich dir hoffentlich ausreichend
> deutlich gemacht. Was passiert also mit diesen 25 übrigen kW?

sie gehen an der Kugel vorbei oder werden reflektiert

> Sind da die konischen Röhrchenbündel auch mit dabei? Aus welchem Grund
> sollten sie im Beispiel 25 kW zurückstrahlen? Das wird die Geometrie
> schlicht nicht zulassen. Für einen Retrospiegel sind die Winkel viel zu
> flach. Eine solche Konstruktion soll ja grade vermieden werden.

Die Roehrchen sind da dabei: je weiter nach innen du kommst, desto oefter 
sind die einfallenden Strahlen schon reflektiert worden, und bei jeder 
Reflexion kommt auf den Winkel, den die Strahlen zur Achse des Roehrchens 
haben, das Doppelte des Winkels der Roehrchenwand dazu. Irgendwann ist der 
Winkel groesser als 90°, und die Strahlen laufen wieder vorne aus dem 
Trichter raus.
Bei Lichtleitern ist der konische Spiegel quasi eine Hornantenne, die auf 
die Wellenlaenge des (mehr oder weniger monochromatischen) Lichts abgestimmt 
ist. Bei einem thermischen Spektrum wird nur der Bruchteil des Lichts, der 
zufaellig die richtige Wellenlaenge hat, eingefangen, der Rest wird je nach 
Wellenlaenge zu einem gewissen Teil (im Extremfall vollstaendig) 
zurueckgeworfen. Problematisch in der Anwendung ist, dass bei hoeheren 
Datenraten das Licht im Lichtwellenleiter zunehmend weitere Spektralanteile 
hat, die die Information enthalten. Sobald die LWL und die zugehoerige Optik 
schmalbandiger ("besser") als diese zusaetzlichen Spektralanteile sind, 
koennen die Daten nicht mehr uebertragen werden, weil der Rauschabstand der 
Bits zu klein wird, um sie noch sicher detektieren zu koennen. Mit 
fehlerkorrigierenden Codes kann man das nicht knacken, denn die erfordern 
ihrerseits wieder groessere Bandbreite (das hilft nur bei anderen Formen von 
Stoerungen).

Gruss, Matthias Dingeldein

-- 
... und immer ne Handbreit Schiene unter den Raedern!

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#190567

Am 04.08.2015 um 20:59 schrieb Matthias Dingeldein:
> Christoph Müller wrote:
>> Am 03.08.2015 um 22:46 schrieb Sieghard Schicktanz:

>> Du zweifelst einfach daran, dass es möglich wäre, mehr als 15 kW (oder
>> was die Kugel halt bei 6000K abstrahlen kann) Strahlung auf die Kugel zu
>> lenken. Wie's trotzdem geht, habe ich dir hoffentlich ausreichend
>> deutlich gemacht. Was passiert also mit diesen 25 übrigen kW?
> 
> sie gehen an der Kugel vorbei oder werden reflektiert

An der Kugel gehen sie wg. der verspiegelten konischen Röhren NICHT vorbei.

Es wird auch nichts reflektiert, weil ein Schwarzkörper angenommen wird.
Je heißer ein Körper wird, desto eher wird er sowieso zum Schwarzkörper.

Es ist also eine bessere Idee gefragt, was mit den 25 übrigen kW
passiert. Meine Idee ist nach wie vor, dass schlicht die 6000K
überschritten werden, bis das Strahlungsgleichgewicht wieder stimmt.
Dank 4. Potenz ist das gar nicht mal soo viel mehr Temperatur nötig.

>> Sind da die konischen Röhrchenbündel auch mit dabei? Aus welchem Grund
>> sollten sie im Beispiel 25 kW zurückstrahlen? Das wird die Geometrie
>> schlicht nicht zulassen. Für einen Retrospiegel sind die Winkel viel zu
>> flach. Eine solche Konstruktion soll ja grade vermieden werden.
> 
> Die Roehrchen sind da dabei: je weiter nach innen du kommst, desto oefter 
> sind die einfallenden Strahlen schon reflektiert worden, und bei jeder 
> Reflexion kommt auf den Winkel, den die Strahlen zur Achse des Roehrchens 
> haben, das Doppelte des Winkels der Roehrchenwand dazu. Irgendwann ist der 
> Winkel groesser als 90°, und die Strahlen laufen wieder vorne aus dem 
> Trichter raus.

Gut, den Einwand kann man gelten lassen. Aber ist der Effekt tatsächlich
so groß, dass es unmöglich wird, eine höhere Temperatur als auf der
Quelle entstehen zu lassen? Am Ende geht es nur um die Leistungsdichte,
die erzeugt werden kann. Wenn dieser Wert höher als auf der Sonne werden
kann, dann kann es auch höhere Temperaturen als dort geben. Denke, dass
das mit konzentrierenden Systemen möglich sein sollte.

> Bei Lichtleitern ist der konische Spiegel quasi eine Hornantenne, die auf 
> die Wellenlaenge des (mehr oder weniger monochromatischen) Lichts abgestimmt 
> ist. Bei einem thermischen Spektrum wird nur der Bruchteil des Lichts, der 
> zufaellig die richtige Wellenlaenge hat, eingefangen, der Rest wird je nach 
> Wellenlaenge zu einem gewissen Teil (im Extremfall vollstaendig) 
> zurueckgeworfen.

Am Ende zählt nur, ob man es hin bekommt, dass so viel Energie
eingesammelt wird, dass die Flächenleistung im Ziel höher als auf der
Sonne wird. Ich wüsste nicht, weshalb das prinzipiell nicht möglich sein
sollte.

> Problematisch in der Anwendung ist, dass bei hoeheren 
> Datenraten das Licht im Lichtwellenleiter zunehmend weitere Spektralanteile 
> hat, die die Information enthalten.

Es geht hier aber nicht um Datenübertragung, sondern nur darum, ob am
Ziel eine höhere Flächenleistung realisieren kann als der Sender (hier
die Sonne) leistet.

-- 
Servus
Christoph Müller
http://www.astrail.de

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#190546

Hallo Christoph,

Du schriebst am Tue, 4 Aug 2015 13:56:39 +0200:

> > kriegst aber, weil in dieser Hohlkugel das Strahlungfeld homogen und
> > isotrop ist, _nirgends_ mehr Strahlung auf Dein Kügelchen. Auch nicht
> > mit einem "konzentrierenden System" - es ist einfach nicht mehr da. Was
> > an einer Stelle durch Konzentration mehr "abgeschöpft" wird, fehlt
> > dementsprechend anderswo.
> 
> Ich dachte jetzt etwa an einen Spiegelring mit einer projezierten Fläche

Denk' lieber mal nach, was mit den Photonen der Strahlung in diesem Umfeld
passiert. Oder auch im Umfeld einer (geschlossenen und idealen) Ulbricht-
oder Spiegelkugel: Jedes emittierte Photon hat genau zwei Möglichkeiten,
wieder absorbiert zu werden - entweder von der Quelle, aus der es kam, oder
von dem anderen Körper. Es gibt also vier Fälle, was einem Photon
widerfahren kann:
 1.- Wird es von der Quelle reabsorbiert, ist es irrelvant für die
     Empfängerkugel.
 2.- Wird es von der Empfängerkugel absorbiert, erhöht es deren
     Energieinhalt.
 3.- Wurde es von der Empfängerkugel emittiert und wieder reabsorbiert,
     ist es wieder irrelevant.
 4.- Wurde es von der Empfängerkugel emittiert und wird es von der Quelle
     absorbiert, reduziert es den Energieinhalt der Empfängerkugel.
("Quelle" bezeichnet hier die primäre Strahlungsquelle, in Deinem Beispiel
die Sonne, und die "Empfängerkugel" steht für Deine gedachte 1cm-Kugel,
könnte aber jeden beliebigen anderen Körper repräsentieren.)

Baust Du jetzt eine Optik in diese Umgebung, verändern sich die
Verhältnisse für die herumschwirrenden Photonen im Mittel überhaupt nicht.
Schließlich entstehen keine Photonen aus dem Nichts (oder der Optik), die
dann die Empfängerkugel zusätzlich bestrahlen könnten. Die würden dann
_zudem_ auch noch die Quelle genauso bestrahlen, so daß sich einfach der
gesamte Energieinhalt der Anordnung erhöhen würde.
D.h. _mehr_ Strahlung als mit einem solchen Strahlungsfeld kann von einer
thermischen Quelle nicht auf einen Absorber gelangen - hat man nur einen
Teil der Strahlung zur Verfügung, muß man dieses Strahlungsfeld möglichst
exakt nachbilden und kann dann beliebig nahe an dieselbe
Einstrahlintensität kommen. Mehr geht nicht.

> Wg. der endlichen Größe der Sonne ist der Brennpunkt zwar größer als das
> Kügelchen. Dem kann allerdings mit konischen Röhrchen abgeholfen werden,

Nein, kann nicht. Mal' Dir die Strahlenwege innerhalb dieser "konischen
Röhrchen" mal aus (oder auch auf). Es geht nicht alles am "dünnen" Ende
wieder 'raus, was am "dicken" Ende 'reingeschickt wird.

> so dass von den 50 kW vielleicht noch 40 kW auf dem Kügelchen ankommen.

Über die gesamte Oberfläche bleiben Dir im Idealfall ca. 23kW innen.

> Dieses kann bei 6000K aber nur rund 15 kW abstrahlen, womit 25 kW übrig

Wo kommen jetzt die 15kW her? Ist Dein Taschenrechner kaputtgegangen, daß
der so wild schwankende Werte liefert?

> >> Wir leben aber nicht in einer Ulbricht-Kugel.
> > 
> > Glücklicherweise, die bewirkt nämlich die maximal mögliche
> > Strahlungskopplung an die Quelle, und dann wäre es hier recht
> > ungemütlich heiß
> 
> Je nach Maßstab. Der richtige wäre vermutlich das komplette Weltall.
> Dann wär's eher ziemlich kalt.

Nur wenn die nicht die Sonne umschließt, entgegen Deiner originalen
Konstruktion. Egal wie groß, eine ideale (!) Ulbricht-Kugel verteilt die
Strahlung _im stationären Zustand_ homogen und isotrop in der gesamten
Kugel. Es ist dort überall gleich warm, also genauso wie auf der Oberfläche
der Sonne.

...
> > die quasi-parallele Sonnenstrahlung auf den gesamten Raumwinkel
> > verteilen und so lenken, daß die gesamte Kugeloberfläche wenigstens
> > annähernd in dieser Art Strahlung liegt.
> 
> Wozu soll das gut sein?

Siehe oben. Du brauchst zumindest die isotrope Einstrahlung auf die
Oberfläche Deiner Empfängerkugel, und die kriegst Du natürlich nur durch
eine Optik, die den Winkelbereich der Einstrahlung entsprechend umsetzt.
Damit wird aber zwangsläufig die Leistungsdichte gegenläufig beeinflußt,
und das genau so, daß die gesamte Einstrahlung maximal derjenigen des
thermischen Strahlungsflusses der Quellentemperatur an der
Empfängeroberfläche entspricht.

> > Hier kommt jetzt das von Kai-Martin angeführte Phasenraum-Argument ins
...
> Es geht aber doch um ganz andere Verhältnisse.

Nein. Es _kann_ keine anderen Verhältnisse geben, und das gilt sowohl für
die Strahlen-, Wellen- als auch quantenmechanisch betrachtete Optik.
Ob Du anderer _Meinung_ bist, interessiert die mathematischen Zusammenhänge
nicht. Wenn Du meinst, Du hättest das Gegenteil bewiesen, dann mußt Du das
nachweisen.

> > oder lies die schon durchgeführten Untersuchungen zum Thema
> welche?

Such' Dir was aus den Büchern über theoretische Thermodynamik 'raus und
fang' damit an. Da stehen dann auch immer wieder weiterführende Verweise
drin.

> Ich habe den begründeten Verdacht, dass es sehr wohl möglich ist, per
> Strahlung höhere Temperaturen zu erzeugen als die der Quelle.

Ja, sicher, daß das _unter geeigneten Bedingungen_ möglich ist, wurde ja
schon angesprochen. Nur ist die direkte Bestrahlung mit einer thermischen
Strahlungsquelle eben _keine_ geeignete Bedingung dafür.
Stromerzeugung und Umwandlung in eine andere Strahlung wäre eine, oder auch
die Umwandlung der Strahlung auf optischem Weg (es gibt AFAIR auch Laser,
die mit Sonnenlicht gepumpt werden können).
(Es müßte dafür schon reichen, nur einen Teil des thermischen Spektrums
zu benutzen, z.B. alles ab Grün. Das ist dann eben auch keine thermische
Strahlung mehr. Und der "weggeworfene" Teil der Strahlungsleistung heizt
das Universum auf und liefert damit die anderwärts reduzierte Entropie.)

> >> In der Faseroptik hat man allerdings mit der Ankopplung der Fasern
> >> ähnliche Probleme mit der Fokussierung. Das geht nicht mit bildgebender
...
> > Oberfläche Deiner Kugel wird trotzdem nicht höher, der Überschuß findet
> > einfach durch Mehrfachreflexionen nicht hin, sondern "fliegt wieder
> > 'raus".
> 
> Genau das bezweifle ich. Weshalb, habe ich hoffentlich gut genug
> begründet.

Nein, da hast Du überhaupt nichts begründet, sondern nur behauptet.

...
> eben deshalb zweifle ich doch. 40 kW rein, 15 kW raus - da bleiben 25 kW
> übrig, die nicht wissen, was sie tun sollen.

Du hast noch nicht gezeigt, wo die (mal wieder falsch berechneten) "25 kW
[], die nicht wissen, was sie tun sollen" überhaupt _herkommen_. Die
physikalischen Zusammenhänge der Optik geben ihnen keine Chance, die
lassen nur die abstrahlbaren 23kW auf Deine Beispielkugel fallen.

...
> Sind da die konischen Röhrchenbündel auch mit dabei? Aus welchem Grund
> sollten sie im Beispiel 25 kW zurückstrahlen? Das wird die Geometrie
> schlicht nicht zulassen. Für einen Retrospiegel sind die Winkel viel zu
> flach. Eine solche Konstruktion soll ja grade vermieden werden.

Zeichne Dir den Strahlengang selber auf. Du glaubst es ja sonst eh nicht.
Natürlich darfst Du nicht nur achsenparallele Strahlen anschauen, bei der
Einstrahlung kommt _jeder_ Winkel vor.

(BTW: Du bekommst hiermit ehrenhalber den zweiten Nachnamen "Thomas".
Der Ungläubige.)

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Mit freundlichen Grüßen, S. Schicktanz
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#190583

Am 04.08.2015 um 23:19 schrieb Sieghard Schicktanz:
> Hallo Christoph,
> Du schriebst am Tue, 4 Aug 2015 13:56:39 +0200:

>>> kriegst aber, weil in dieser Hohlkugel das Strahlungfeld homogen und
>>> isotrop ist, _nirgends_ mehr Strahlung auf Dein Kügelchen. Auch nicht
>>> mit einem "konzentrierenden System" - es ist einfach nicht mehr da. Was
>>> an einer Stelle durch Konzentration mehr "abgeschöpft" wird, fehlt
>>> dementsprechend anderswo.
>>
>> Ich dachte jetzt etwa an einen Spiegelring mit einer projezierten Fläche
> 
> Denk' lieber mal nach, was mit den Photonen der Strahlung in diesem Umfeld
> passiert. Oder auch im Umfeld einer (geschlossenen und idealen) Ulbricht-
> oder Spiegelkugel: Jedes emittierte Photon hat genau zwei Möglichkeiten,
> wieder absorbiert zu werden - entweder von der Quelle, aus der es kam, oder
> von dem anderen Körper.

Im Idealfall ist das Richtig. Ist aber das Ziel kleiner als die Quelle,
dann kommen auf dem Ziel auch weniger Photonen an, weil diese nicht von
der Quelle auf das KLEINERE Ziel fokussiert wird. Da geht einfach zu
viel daneben als dass im Ziel die Leistungsdichte höher werden könnte
als auf der Quelle. Schließlich herrscht in deinem Versuchsaufbau
überall spiegelbildlich die gleiche Strahlungsdichte.

> Es gibt also vier Fälle, was einem Photon
> widerfahren kann:
>  1.- Wird es von der Quelle reabsorbiert, ist es irrelvant für die
>      Empfängerkugel.

Ja.

>  2.- Wird es von der Empfängerkugel absorbiert, erhöht es deren
>      Energieinhalt.

Ja.

>  3.- Wurde es von der Empfängerkugel emittiert und wieder reabsorbiert,
>      ist es wieder irrelevant.

Ja.

>  4.- Wurde es von der Empfängerkugel emittiert und wird es von der Quelle
>      absorbiert, reduziert es den Energieinhalt der Empfängerkugel.

Ja.

Nicht berücksichtigt ist hier allerdings der Fall, dass aufgrund der
kleineren Geometrie der Kugel gegenüber der Quelle wesentlich weniger
Photonen die Kugel überhaupt erreichen werden. Die Strahldichte dürfte
in deinem Experiment symmetrisch sein. Die Quell- und Zielgröße jedoch
nicht.

> Baust Du jetzt eine Optik in diese Umgebung, verändern sich die
> Verhältnisse für die herumschwirrenden Photonen im Mittel überhaupt nicht.

Im Prinzip kann die Ulbrichtkugel oder der Ovalkörper mit Einbauten
teilweise abgeschattet werden. Die Photonen, die in deinem Aufbau das
Ziel verfehlten, können dann zusätzlich auf dieses gerichtet werden.
Weil das Ziel aber eine kleinere Oberfläche hat, kann es nicht mehr so
viele Photonen aussenden. Also steigt die Temperatur so lange, bis trotz
der kleineren Fläche wieder alle eingestrahlten Photonen abgestrahlt
werden können. Dann ist die Temperatur im Zielkörper höher als in der
Quelle.

> Schließlich entstehen keine Photonen aus dem Nichts (oder der Optik),

verlangt auch niemand. In deinem Beispiel werden auf der Quelle deutlich
mehr Photonen ankommen als auf dem Ziel, weil das Ziel viel kleiner ist.
Folglich wird das Ziel viel öfters verfehlt als die Quelle. Werden aber
die ansonsten vorbeifliegenden Photonen mit konzentrierenden Einbauten
zusätzlich auf das Ziel geleitet, dann steigt dessen Temperatur, um die
eingestrahlten Photonen wieder los werden zu können (Gleichgewichtszustand).

> die
> dann die Empfängerkugel zusätzlich bestrahlen könnten.

Die vorbeifliegenden können aber auf das Ziel gerichtet werden.

> Die würden dann
> _zudem_ auch noch die Quelle genauso bestrahlen, so daß sich einfach der
> gesamte Energieinhalt der Anordnung erhöhen würde.

Wegen der kleineren Fläche nicht. Da kommen bei gleicher Temperatur
nicht genauso viele Photonen raus sondern viel weniger.

> D.h. _mehr_ Strahlung als mit einem solchen Strahlungsfeld kann von einer
> thermischen Quelle nicht auf einen Absorber gelangen

Die Menge der Photonen ist das Eine. Die PhotonenDICHTE das Andere.

> - hat man nur einen
> Teil der Strahlung zur Verfügung, muß man dieses Strahlungsfeld möglichst
> exakt nachbilden und kann dann beliebig nahe an dieselbe
> Einstrahlintensität kommen. Mehr geht nicht.

Ein Laser hat keine paar 10.000K und kann trotzdem Luft auf solche
Temperaturen bringen, bis diese ionisiert. Die PhotonenDICHTE macht's!

>> Wg. der endlichen Größe der Sonne ist der Brennpunkt zwar größer als das
>> Kügelchen. Dem kann allerdings mit konischen Röhrchen abgeholfen werden,
> 
> Nein, kann nicht. Mal' Dir die Strahlenwege innerhalb dieser "konischen
> Röhrchen" mal aus (oder auch auf). Es geht nicht alles am "dünnen" Ende
> wieder 'raus, was am "dicken" Ende 'reingeschickt wird.

Muss auch nicht. Es reicht, wenn mehr auf der Kugel ankommt als bei
6000K abgestrahlt werden kann.

>> so dass von den 50 kW vielleicht noch 40 kW auf dem Kügelchen ankommen.
> 
> Über die gesamte Oberfläche bleiben Dir im Idealfall ca. 23kW innen.

Das ist jedenfalls mehr als die 15 kW, die die Kugel bei 6000K
abstrahlen kann. Somit muss die Temperatur über 6000K steigen, um wieder
ins Gleichgewicht kommen zu können.

>> Dieses kann bei 6000K aber nur rund 15 kW abstrahlen, womit 25 kW übrig
> 
> Wo kommen jetzt die 15kW her?

Hat hier mal einer gerechnet. Ich hab's nicht nachgerechnet, aber der
Rechenweg schien plausibel.

> Ist Dein Taschenrechner kaputtgegangen, daß
> der so wild schwankende Werte liefert?

Ich hatte mich mit zu legerer Berechnung verhauen gehabt. Das wären um
36 kW gewesen. Bin dann aber korrigiert worden. Dann waren's nur noch 15 kW.

Also dann halt nochmal ein Versuch. Jetzt aber hoffentlich richtig:

Kugeloberfläche: A = 4*pi*r² = 4*pi*0,0001m² = 0,1256m²
Kirchhoff: P = epsilon * Sigma * A * T^4
Schwarzer Körper: epsilon = 1
Sigma = 5,67E-08
P = 1 * 5,67E-08 * 0,1256 * 6000^4 = 9.229.489,92 Watt
Sagt Excel.

Jetzt fall' ich vom Glauben ab :-(
Bin gespannt, welche Ergebnisse jetzt noch alles auftauchen. Mit der
vierten Potenz ist halt wirklich nicht zu spaßen.

Na ja - am Grundproblem ändert das aber trotzdem nichts. Ist es möglich,
mit konzentrierenden Systemen auf kleine Flächen eine höhere
Flächenleistung bzw. Strahlungsdichte zu bekommen als eine große Quelle
liefern kann? Ich meine noch immer, dass das gehen müsste.

> ...
>>> die quasi-parallele Sonnenstrahlung auf den gesamten Raumwinkel
>>> verteilen und so lenken, daß die gesamte Kugeloberfläche wenigstens
>>> annähernd in dieser Art Strahlung liegt.
>>
>> Wozu soll das gut sein?
> 
> Siehe oben. Du brauchst zumindest die isotrope Einstrahlung auf die
> Oberfläche Deiner Empfängerkugel,

brauche ich für meinen Versuch nicht. Da genügt es, wenn PRO
FLÄCHENHEINHEIT mehr Leistung einstrahlt als temperatur- und
flächenbedingt bei Quellentemperatur abgestrahlt werden kann. Die
Einstrahlung darf dabei ruhig gerichtet sein. Die temperaturbedingte
Abstrahlung erfolgt dann entsprechend einem schwarzen Strahler in alle
Richtungen.

> und die kriegst Du natürlich nur durch
> eine Optik, die den Winkelbereich der Einstrahlung entsprechend umsetzt.

Halte ich für unnötig.

> Damit wird aber zwangsläufig die Leistungsdichte gegenläufig beeinflußt,
> und das genau so, daß die gesamte Einstrahlung maximal derjenigen des
> thermischen Strahlungsflusses der Quellentemperatur an der
> Empfängeroberfläche entspricht.

Interessant, dass du jetzt von Leistungsdichte schreibst. Wenn obige
Berechnung stimmt, dann strahlt die Kugel bei Quellentemperatur (Sonne)
mit 9,2 MW (wer einen besseren Wert hat - bitte den statt dummer Sprüche
liefern). Um 9,2 MW von der Sonne einzusammeln, braucht man etwa 10.000
Quadratmeter Sammelfläche, also etwas 100x100 Meter. Nehmen wir mal
200x200 Meter. Damit werden dann 40 MW eingesammelt. Die Hälfte geht
verloren. Bleiben 20 MW. Was passiert jetzt mit den überschüssigen 10,8 MW?

Denke, das Einzige Argument, das du hast, ist, dass die Verluste
mindestens um diese 10,8 MW größer sind als hier angenommen. Desweiteren
gehst du davon aus, dass die Verluste mit größer werdender Sammelfläche
auch anteilig immer größer werden, so dass besagte 9,2 MW (so sie denn
richtig sind) niemals überschritten werden können.

Wie man den Wirkungsgrad des Sammlers in die Höhe bringen kann - darüber
wurde hier schon diskutiert. Denkbar ist im Innenbereich eine
"Satellitenschüssel". Weiter außen könnten weitere Satellitenschüsseln
mit Faseroptik im Fokus platziert sind, so dass deren Strahlungsenergie
damit "angeliefert" wird.

Am Ende zählt nur eins: Ist es möglich, auf einem (noch so kleinen)
Fleck einen höhere Leistungsdichte hin zu bekommen als die Quelle im
Mittel aufweisen kann?

Einen Hinweis darauf, dass das gehen könnte, gibt es vielleicht hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Kirchhoffsches_Strahlungsgesetz#Au.C3.9Ferhalb_des_thermischen_Gleichgewichts

>> Ich habe den begründeten Verdacht, dass es sehr wohl möglich ist, per
>> Strahlung höhere Temperaturen zu erzeugen als die der Quelle.
> 
> Ja, sicher, daß das _unter geeigneten Bedingungen_ möglich ist, wurde ja
> schon angesprochen.

Aber nur von mir.

Ansonsten ist DAS jetzt allerdings neu hier im Thread! Bislang wurde nur
behauptet, dass es nicht mal theoretisch möglich wäre, eine höhere
Temperatur als die der Quelle zu realisieren. Dem widerspreche ich
andauernd.

> Nur ist die direkte Bestrahlung mit einer thermischen
> Strahlungsquelle eben _keine_ geeignete Bedingung dafür.

Von "direkt" hat ja auch niemand was gesagt. Es ging schon immer um ein
konzentrierendes System. Also eines, das Leistung aus einer großen
Fläche auf eine kleine lenkt.

> Stromerzeugung

dass es mit Strom geht, hat nie jemand bezweifelt. Ist deshalb auch nie
näher betrachtet worden.

> und Umwandlung in eine andere Strahlung wäre eine,

braucht dann halt wegen der Verluste mehr Fläche. Außerdem wär's kein
Sonnenlicht mehr, sondern schon irgendwas Umgewandeltes.

> oder auch
> die Umwandlung der Strahlung auf optischem Weg (es gibt AFAIR auch Laser,
> die mit Sonnenlicht gepumpt werden können).

Wäre auch eine Möglichkeit. Allerdings vielleicht auch schon wieder
umstritten, weil's dann ja kein Sonnenlicht mehr wäre.

> (Es müßte dafür schon reichen, nur einen Teil des thermischen Spektrums
> zu benutzen, z.B. alles ab Grün. Das ist dann eben auch keine thermische
> Strahlung mehr. Und der "weggeworfene" Teil der Strahlungsleistung heizt
> das Universum auf und liefert damit die anderwärts reduzierte Entropie.)

Das wäre egal. Hauptsache, die Flächenleistung ist höher als auf der
Quelle. Dann kann auch eine höhere Temperatur auf der Quelle erzeugt
werden. So zumindest meine These, der hier oft und leidenschaftlich
widersprochen wird.

-- 
Servus
Christoph Müller
http://www.astrail.de

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#190637

Hallo Christoph,

Du schriebst am Wed, 5 Aug 2015 20:56:04 +0200:

> > Denk' lieber mal nach, was mit den Photonen der Strahlung in diesem
> > Umfeld passiert. Oder auch im Umfeld einer (geschlossenen und idealen)
...
> Im Idealfall ist das Richtig. Ist aber das Ziel kleiner als die Quelle,

kann man immer noch den Idealfall betrachten, und auch dann trifft das zu.

> dann kommen auf dem Ziel auch weniger Photonen an, weil diese nicht von
> der Quelle auf das KLEINERE Ziel fokussiert wird. Da geht einfach zu

In so einem Strahlungsverteiler wird _überhaupt nichts_ fokussiert, nur
verteilt (oder auch "gemischt").

> viel daneben als dass im Ziel die Leistungsdichte höher werden könnte

Da kommt genau soviel an, wie der überall gleichen Leistungsdichte mal der
Oberfläche entspricht.

> > Es gibt also vier Fälle, was einem Photon
> > widerfahren kann:
..
> Nicht berücksichtigt ist hier allerdings der Fall, dass aufgrund der
> kleineren Geometrie der Kugel gegenüber der Quelle wesentlich weniger

Hier ist überhaupt nichts über eine Anzahl gesagt.

> > Baust Du jetzt eine Optik in diese Umgebung, verändern sich die
> > Verhältnisse für die herumschwirrenden Photonen im Mittel überhaupt
> > nicht.
> 
> Im Prinzip kann die Ulbrichtkugel oder der Ovalkörper mit Einbauten
> teilweise abgeschattet werden. Die Photonen, die in deinem Aufbau das

Können sie nicht.
- Baust Du eine ideal spiegelnde Oberfläche ein, werden die Photonen, die
dort ankommen, einfach wieder zurückreflektiert - da die Strahlung homogen
und isotrop ist, schaut das überall so aus, wie wenn die spiegelnde Fläche
nicht vorhanden wäre.
- Baust Du eine ideal streuende Oberfläche ein, werden die einfallenden
Photonen isotrop gestreut - Ergebnis wie oben.
- Baust Du eine absorbierende Oberfläche ein, nimmt die die Temperatur des
Strahlungsfeldes an und emittiert genausoviele Photonen, wie sie absorbiert,
und das genauso isotrop wie die einfallende Strahlung - Ergebnis wie vor.

Was willst Du noch einbauen? Achso, eine Linsenoptik? Na, dann erklär' mal,
was damit passiert.

> die ansonsten vorbeifliegenden Photonen mit konzentrierenden Einbauten
> zusätzlich auf das Ziel geleitet, dann steigt dessen Temperatur, um die
> eingestrahlten Photonen wieder los werden zu können
> (Gleichgewichtszustand).

S.o.

> Ein Laser hat keine paar 10.000K und kann trotzdem Luft auf solche
> Temperaturen bringen, bis diese ionisiert. Die PhotonenDICHTE macht's!

Ja, und die läßt sich nur erreichen, weil der Laserstrahl _kohärent_ ist.
Er müßte nicht mal monochromatisch sein.

[konische Röhr(ch)en]
> > Nein, kann nicht. Mal' Dir die Strahlenwege innerhalb dieser "konischen
> > Röhrchen" mal aus (oder auch auf). Es geht nicht alles am "dünnen" Ende
> > wieder 'raus, was am "dicken" Ende 'reingeschickt wird.
> 
> Muss auch nicht. Es reicht, wenn mehr auf der Kugel ankommt als bei
> 6000K abgestrahlt werden kann.

Ja, das würde reichen. Geht aber halt nicht - die thermische Strahlung
"weiß" das ganz genau, und sie nutzt das ganz genau aus...

> > Über die gesamte Oberfläche bleiben Dir im Idealfall ca. 23kW innen.
> 
> Das ist jedenfalls mehr als die 15 kW, die die Kugel bei 6000K

Du rechnest falsch, und damit ist Deine Schlußfolgerung falsch.
4 Pi / 4 ist Pi, nicht 4, nicht Wurzel (2), nichts anderes.
Schmeiß' Deinen Taschenrechner weg, wenn der solchen Unsinn liefert.

> Ich hatte mich mit zu legerer Berechnung verhauen gehabt. Das wären um
> 36 kW gewesen. Bin dann aber korrigiert worden. Dann waren's nur noch 15
> kW.

Nein, es waren ca. 23kW.
(4*Pi*(1/2cm)² * (6000K)^4* 5,67*10^-8 W/(m²*K^4) = 23,0854281282 kW
Rechne nach.)

> Also dann halt nochmal ein Versuch. Jetzt aber hoffentlich richtig:
> 
> Kugeloberfläche: A = 4*pi*r² = 4*pi*0,0001m² = 0,1256m²
> Kirchhoff: P = epsilon * Sigma * A * T^4
> Schwarzer Körper: epsilon = 1
> Sigma = 5,67E-08
> P = 1 * 5,67E-08 * 0,1256 * 6000^4 = 9.229.489,92 Watt
> Sagt Excel.

Vergiß' Deine Formelerstellungskunst. Du rechnest falsch.

> Jetzt fall' ich vom Glauben ab :-(
> Bin gespannt, welche Ergebnisse jetzt noch alles auftauchen. Mit der
> vierten Potenz ist halt wirklich nicht zu spaßen.

Das hat nix mit der vierten Potenz zu tun, sondern einfach mit Schlamperei,
und zwar bei der Oberfläche der Kugel. Die ist zwar richtig 4*Pi*r², aber
das r ist bei einem Durchmesser von 1cm 5mm und _nicht_ 10mm. Außerdem ist
4*Pi was um die 12,5 und nicht 125,6.

> Na ja - am Grundproblem ändert das aber trotzdem nichts. Ist es möglich,

Naja, Du schlampst Berechnungen zsammen, die von vornherein falsch sind,
aber willst die anerkannten Grundsätze der Physik anzweifeln. Recht
zweifelhaft...

...
> > Siehe oben. Du brauchst zumindest die isotrope Einstrahlung auf die
> > Oberfläche Deiner Empfängerkugel,
> 
> brauche ich für meinen Versuch nicht. Da genügt es, wenn PRO
> FLÄCHENHEINHEIT mehr Leistung einstrahlt als temperatur- und
> flächenbedingt bei Quellentemperatur abgestrahlt werden kann. Die

Die _kriegst_ Du aber _nicht_. Nicht mit einer thermischen Quelle.

...
> Interessant, dass du jetzt von Leistungsdichte schreibst. Wenn obige
> Berechnung stimmt, dann strahlt die Kugel bei Quellentemperatur (Sonne)
...
> 200x200 Meter. Damit werden dann 40 MW eingesammelt. Die Hälfte geht
> verloren. Bleiben 20 MW. Was passiert jetzt mit den überschüssigen 10,8
> MW?

Die kommen nicht an der Kugel an - das hat Dir Claas doch schon
nachgewiesen und vorgerechnet.

...
> Einen Hinweis darauf, dass das gehen könnte, gibt es vielleicht hier:
> https://de.wikipedia.org/wiki/Kirchhoffsches_Strahlungsgesetz#Au.C3.9Ferhalb_des_thermischen_Gleichgewichts

Auch wenn die deutsche Wikipedia nicht so den besten Ruf hat, aber das
könnte schonmal ein Ansatz sein. Nur geht es Dir ja nicht um den Fall
"außerhalb des thermischen Gleichgewichts", sondern _gerade_ um den
Gleichgewichtsfall bei rein thermischer Strahlung (von der Sonne).
Du kannst natürlich zwei Drähte an die Kugel führen und die per Strom auf
eine höhere Temperatur aufheizen, dann wird Dir niemand widersprechen, wenn
Du sagst, daß die mehr abstrahlt als sie durch Sonnenstrahlung erhält.

> >> Ich habe den begründeten Verdacht, dass es sehr wohl möglich ist, per
> >> Strahlung höhere Temperaturen zu erzeugen als die der Quelle.
> > 
> > Ja, sicher, daß das _unter geeigneten Bedingungen_ möglich ist, wurde ja
> > schon angesprochen.
> 
> Aber nur von mir.

Nee, Du hast nur immer ungeeignete Bedingungen vorphantasiert.
Aber man muß Dir zugutehalten, daß Du die von Dir implizit gemachten
Annahmen immer genügend ungenau formuliert hast, daß Du jederzeit mit
neuen Varianten daherkommen kannst.

> behauptet, dass es nicht mal theoretisch möglich wäre, eine höhere
> Temperatur als die der Quelle zu realisieren.

Unter den original (und eigentlich immer noch) angeebenen Bedingungen -
thermische Einstrahlung auf einen thermisch nur an die Strahlung
gekoppelten Absorber - ist das auch so.

> Temperatur als die der Quelle zu realisieren. Dem widerspreche ich
> andauernd.

Und das trotz zahlreicher Nachweise, daß es stimmt.

-- 
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#190675

Am 06.08.2015 um 22:40 schrieb Sieghard Schicktanz:
> Hallo Christoph,
> Du schriebst am Wed, 5 Aug 2015 20:56:04 +0200:

>> dann kommen auf dem Ziel auch weniger Photonen an, weil diese nicht von
>> der Quelle auf das KLEINERE Ziel fokussiert wird. Da geht einfach zu
> 
> In so einem Strahlungsverteiler wird _überhaupt nichts_ fokussiert, nur
> verteilt (oder auch "gemischt").

Häng' dich nicht an dem Begriff "fokussiert" auf. Auf kleineren Objekten
kommen halt auch nur weniger Photonen an. Je kleiner ein Objekt, desto
mehr Photonen fliegen dran vorbei. Das gilt auch in einer Ulbricht-Kugel.

>> viel daneben als dass im Ziel die Leistungsdichte höher werden könnte
> 
> Da kommt genau soviel an, wie der überall gleichen Leistungsdichte mal der
> Oberfläche entspricht.

So kann man's auch ausdrücken.

>>> Baust Du jetzt eine Optik in diese Umgebung, verändern sich die
>>> Verhältnisse für die herumschwirrenden Photonen im Mittel überhaupt
>>> nicht.
>>
>> Im Prinzip kann die Ulbrichtkugel oder der Ovalkörper mit Einbauten
>> teilweise abgeschattet werden. Die Photonen, die in deinem Aufbau das
> 
> Können sie nicht.

Super. Dann gebe ich also eine geschlossene Blechdose in die
Ulbricht-Kugel. Wie durch ein Wunder ist sie dann innen genauso hell wie
außen? Wie soll das denn gehen?

> - Baust Du eine ideal spiegelnde Oberfläche ein, werden die Photonen, die
> dort ankommen, einfach wieder zurückreflektiert

sie folgen einfach den Strahlengesetzen. Einfallswinkel=Ausfallswinkel.

> - da die Strahlung homogen
> und isotrop ist, schaut das überall so aus, wie wenn die spiegelnde Fläche
> nicht vorhanden wäre.

Im Idealfall. In diesem Fall schickt man ein paar Photonen ins System
und schaut, was nach einer Woche mit ihnen passiert ist oder wo sie
grade rumschwirren?

Fakt ist, dass man mit reichlich Dämpfung zu kämpfen hat weshalb sich
die Photonen deshalb nach sehr kurzer Zeit davon gemacht haben. Deshalb
gibt auch einen Unterschied zwischen Quelle und Senke und deshalb
verändern auch Einbauten in einer Ulbricht-Kugel die Lichtverhältnisse.

>> Ein Laser hat keine paar 10.000K und kann trotzdem Luft auf solche
>> Temperaturen bringen, bis diese ionisiert. Die PhotonenDICHTE macht's!
> 
> Ja, und die läßt sich nur erreichen, weil der Laserstrahl _kohärent_ ist.

Das Ganze mal auf Schall übertragen würde bedeuten, dass die Lautstärke
nur zunehmen kann, wenn alle Schallquellen präzise in Phase schwingen
würden. Das widerspricht allerdings jeder Erfahrung. Gehe mal alleine
mit zwei spielenden Kindern in ein Hallenbad (=guter Hallraum) und messe
den Schalldruck. Dann mach' den gleichen Versuch mit einem Schulausflug.
Meinst du ernsthaft, dass du den gleichen Schallpegel messen wirst, weil
die ja nicht alle präzise in Phase lärmen können?

> [konische Röhr(ch)en]
>>> Nein, kann nicht. Mal' Dir die Strahlenwege innerhalb dieser "konischen
>>> Röhrchen" mal aus (oder auch auf). Es geht nicht alles am "dünnen" Ende
>>> wieder 'raus, was am "dicken" Ende 'reingeschickt wird.
>>
>> Muss auch nicht. Es reicht, wenn mehr auf der Kugel ankommt als bei
>> 6000K abgestrahlt werden kann.
> 
> Ja, das würde reichen.

Dann sind wir uns also einig, dass es tatsächlich auf die Strahldichte,
bzw. Flächenleistung ankommt und nicht auf die Quellentemperatur? Dass
es also prinzipiell möglich ist, durch Sammelsysteme höhere Temperaturen
als auf auf der Quelle zu erhalten?

Mir geht es gar nicht so sehr darum, zu klären, wie so ein Sammelsystem
im Detail aussieht, sondern nur darum, dass es möglich ist, auf dem
Empfänger mit der Senderstrahlung eine höhere Temperatur zu erreichen
als der Sender selbst hat. Es muss nur gelingen, aus der abgestrahlten
Leistung eine höhere Flächenleistung als auf dem Sender hin zu bekommen.

-- 
Servus
Christoph Müller
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#190706

Hallo Christoph,

Du schriebst am Fri, 7 Aug 2015 13:45:27 +0200:

> > In so einem Strahlungsverteiler wird _überhaupt nichts_ fokussiert, nur
> > verteilt (oder auch "gemischt").
> 
> Häng' dich nicht an dem Begriff "fokussiert" auf. Auf kleineren Objekten

Wenn man mit den Begriffen zu schlampig umgeht, wird zum einen die
Verständigung schwierig, und zum anderen kommt man leicht zu falschen
Folgerungen.

> > Da kommt genau soviel an, wie der überall gleichen Leistungsdichte mal
> > der Oberfläche entspricht.
> 
> So kann man's auch ausdrücken.

So muß man's richtig ausdrücken.

> >>> Baust Du jetzt eine Optik in diese Umgebung, verändern sich die
> >>> Verhältnisse für die herumschwirrenden Photonen im Mittel überhaupt
> >>> nicht.
...
> Super. Dann gebe ich also eine geschlossene Blechdose in die
> Ulbricht-Kugel. Wie durch ein Wunder ist sie dann innen genauso hell wie
> außen? Wie soll das denn gehen?

Ja. Das geht ganz einfach dadurch, daß sich die Blechdose auf die
Temperatur des Strahlungsfeldes aufheizt (die ist schließlich kein idealer
Reflektor) und damit nach außen die Abschattungen ausgleicht und innen ein
entsprechendes Strahlungsfeld aufbaut.
Hast Du da _wirklich_ noch nicht drüber nachgedacht?

> > - Baust Du eine ideal spiegelnde Oberfläche ein, werden die Photonen,
...
> > und isotrop ist, schaut das überall so aus, wie wenn die spiegelnde
> > Fläche nicht vorhanden wäre.
> 
> Im Idealfall. In diesem Fall schickt man ein paar Photonen ins System
> und schaut, was nach einer Woche mit ihnen passiert ist oder wo sie
> grade rumschwirren?

Jetzt bring' keine lächerlichen Witzchen daher - es geht um ein thermisches
Strahlungsfeld.
Aber wenn Du's schon so haben willst: _was_ passiert denn in dem von Dir
propagierten Fall Deiner _Meinung_ nach?

> Fakt ist, dass man mit reichlich Dämpfung zu kämpfen hat weshalb sich

Wo kriegst Du dann Dein Strahlungsfeld her?

> die Photonen deshalb nach sehr kurzer Zeit davon gemacht haben. Deshalb
> gibt auch einen Unterschied zwischen Quelle und Senke und deshalb
> verändern auch Einbauten in einer Ulbricht-Kugel die Lichtverhältnisse.

Du machst Dich zunehmend lächerlich, indem Du immer wieder _Deine_
Voraussetzungen änderst und dann darauf 'rumreitest, daß damit _Deiner_
_Meinung_ nach natürlich nur das passieren könnte, was Du Dir ausgedacht
hast.
Aber zu den "sich [] davon gemacht haben"den Photonen: Sag' mal ganz hier
ganz genau, _woher_ diese kommen und _wohin_ die sich davonmachen, damit
sich sinnvoll drüber reden läßt.
Im von Dir oben kritisierten Szenario gab es
 - die Strahlungsquelle ("Sonne" mit 6kK Oberflächentemperatur)
 - Deine Testkugel mit 1cm Durchmesser und
 - die _ideal_ streuende (oder reflektierende) Strahlungsverteilerkugel
   außen 'rum. _Ideal_ heißt hier _keine_ Dämpfung durch diese!
   Geht das in Deinen Kopf 'rein?

(Und wie Du mit _diesen_ Verhältnissen, also "reichlich Dämpfung", dann
eine _höhere_ Leistungsdichte als vom Emitter zustandekriegen willst,
müßtest Du auch noch klarstellen.)

> >> Ein Laser hat keine paar 10.000K und kann trotzdem Luft auf solche
> >> Temperaturen bringen, bis diese ionisiert. Die PhotonenDICHTE macht's!
> > 
> > Ja, und die läßt sich nur erreichen, weil der Laserstrahl _kohärent_
> > ist.
> 
> Das Ganze mal auf Schall übertragen würde bedeuten, dass die Lautstärke
> nur zunehmen kann, wenn alle Schallquellen präzise in Phase schwingen
> würden. Das widerspricht allerdings jeder Erfahrung. Gehe mal alleine
> mit zwei spielenden Kindern in ein Hallenbad (=guter Hallraum) und messe

Du quatscht schon wieder unzusammenhängendes zusammen. Es ging um den
Vergleich mit einem _thermischen_ Strahlungsfeld - in welcher Hinsicht ist
der Schall in Deinem "Beispiel" thermisch? Warum soll eine Lautstärke auch
nur entfernt irgendwas mit einer Temperatur zu tun haben?
Warum sollte - andersrum - die Sendeleistung eines Radiosenders irgendwas
mit einer Temperatur zu tun haben? Oder die Strahlleistung eines Lasers?

> > [konische Röhr(ch)en]
> Dann sind wir uns also einig, dass es tatsächlich auf die Strahldichte,
> bzw. Flächenleistung ankommt und nicht auf die Quellentemperatur? Dass

Soweit ja.

> es also prinzipiell möglich ist, durch Sammelsysteme höhere Temperaturen
> als auf auf der Quelle zu erhalten?

Soweit es um nicht-thermische Strahlung geht, auch das. Aber dazu brauchst
Du dann nichtmal ein Sammelsystem - nicht-thermische Strahlung _hat_
_keine_ definierte Temperatur.

> Empfänger mit der Senderstrahlung eine höhere Temperatur zu erreichen
> als der Sender selbst hat. Es muss nur gelingen, aus der abgestrahlten
> Leistung eine höhere Flächenleistung als auf dem Sender hin zu bekommen.

Das geht halt nur mit nicht-thermischer Strahlung, mit dem von Dir
ursprünglich angeführten Sonnenlicht hast Du halt keine Chance.
Rechne's halt endlich mal selber durch und blödel' hier nicht dauernd rum.

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Mit freundlichen Grüßen, S. Schicktanz
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#190390

Zunächst eine kurze Nachfrage: in <mid:mpa061$f5d$1@dont-email.me>
schreibst Du:
> eine gedachte schwarze Kugel [...] mit 1 cm Durchmesser
sowie
> Die Fläche der Kugel ist mit 4pir^2 = 0,004 m^2

Für 0,5 cm Radius (oder 0,005 m) komme ich auf eine Kugeloberfläche von
3,14 cm² oder 0,000314 m².

Ins Stefan-Boltzmann-Gesetz (P = \sigma*A*T^4) eingesetzt ergibt sich
eine Strahlungsleistung von rund 23,1 kW bei 6000 K für die Kugel.

Hast Du einen anderen Rechenweg benutzt, der zu Deiner Angabe von 35 kW
geführt hat? Falls ja, stelle diesen bitte dar.


Am 02.08.2015 18:08, schrieb Christoph Müller:
> Am 02.08.2015 um 13:57 schrieb Axel Berger:
>> Beide Antworten sind korrekt
> 
> korrekt ja.
> 
>> und vollständig,
> 
> das nicht. Die Frage, was mit der überschüssigen Energie passiert, 
> die die Kugel aufgrund ihrer Temperaturbegrenzung nicht mehr los 
> wird, ist noch immer nicht geklärt.

Die fokussierende Spiegeloptik lässt sich mit recht einfachen Mitteln
(z.B. Excel) überschlagsmäßig numerisch berechnen. Für 100 m Radius
eines Parabolspiegels komme ich auf knapp 14,5 kW Strahlungsleistung,
die auf der Kugel ankommen. Das ist sowohl unter Deinem als auch unter
meinem Wert der 6000 K-Strahlungsleistung; die Kugel wäre "nur" etwas
über 5300 K heiß.[1]

Zudem ist dabei erkennbar, dass die äußeren Flächen des Spiegels
aufgrund ihres Abstands zum Fokus kaum noch zur Summe der Leistung
beitragen. Statt 100 m Radius könnte man auch nur 50 m nehmen, das
resultiert in gerade mal 30 W (!) weniger eingestrahlter Leistung.


Gruß
Claas


[1] Um diesen Wert zu erreichen, wäre ein verlustfreier, ideal
fokussierender Parabolspiegel mit 100 m Radius und immerhin 1500 m Höhe
nötig. Das Ganze natürlich perfekt auf die Sonne ausgerichtet ...

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#190406

Am 02.08.2015 um 22:59 schrieb Claas Thede:

> Zunächst eine kurze Nachfrage: in <mid:mpa061$f5d$1@dont-email.me>
> schreibst Du:
>> eine gedachte schwarze Kugel [...] mit 1 cm Durchmesser
> sowie
>> Die Fläche der Kugel ist mit 4pir^2 = 0,004 m^2
> 
> Für 0,5 cm Radius (oder 0,005 m) komme ich auf eine Kugeloberfläche von
> 3,14 cm² oder 0,000314 m².

Hast Recht. Genau für solche Kontrollzwecke liefere ich den Rechenweg
gerne mit. Wer Recht hat, zahlt' a Maß ;-)

>>> und vollständig,
>>
>> das nicht. Die Frage, was mit der überschüssigen Energie passiert, 
>> die die Kugel aufgrund ihrer Temperaturbegrenzung nicht mehr los 
>> wird, ist noch immer nicht geklärt.
> 
> Die fokussierende Spiegeloptik lässt sich mit recht einfachen Mitteln
> (z.B. Excel) überschlagsmäßig numerisch berechnen. Für 100 m Radius
> eines Parabolspiegels komme ich auf knapp 14,5 kW Strahlungsleistung,
> die auf der Kugel ankommen. Das ist sowohl unter Deinem als auch unter
> meinem Wert der 6000 K-Strahlungsleistung; die Kugel wäre "nur" etwas
> über 5300 K heiß.[1]

Das sind jetzt aber die geometrischen Verluste schon mit eingerechnet.
So gesehen leuchtet diese Berechnung ein.

Was aber, wenn es gelänge, die vorbeigestrahlte Energie auch noch auf
die Kugel zu bringen? Die Wellenlänge der Strahlung bliebe ja die
Gleiche. Nur die Amplitude wäre größer.

-- 
Servus
Christoph Müller
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#190409

Am 03.08.2015 10:21, schrieb Christoph Müller:
> Am 02.08.2015 um 22:59 schrieb Claas Thede:
>> Die fokussierende Spiegeloptik lässt sich mit recht einfachen 
>> Mitteln (z.B. Excel) überschlagsmäßig numerisch berechnen. Für 100 
>> m Radius eines Parabolspiegels komme ich auf knapp 14,5 kW 
>> Strahlungsleistung, die auf der Kugel ankommen. Das ist sowohl 
>> unter Deinem als auch unter meinem Wert der 6000 K-
>> Strahlungsleistung; die Kugel wäre "nur" etwas über 5300 K 
>> heiß.[1]
> 
> Das sind jetzt aber die geometrischen Verluste schon mit 
> eingerechnet.

Wenn Du die Geometrie weglassen möchtest, musst Du auch alle Spiegel,
Linsen, Gitter etc. weglassen.

> Was aber, wenn es gelänge, die vorbeigestrahlte Energie auch noch auf
> die Kugel zu bringen?

Es gelingt nur nicht. Der Grund ist folgender: der Parabolspiegel hat
nur eine Öffnung, und es wird die gesamte Sonneneinstrahlung genutzt,
die durch diese Öffnung auf den Spiegel fällt. Jedes zusätzliche
Element, egal ob Linse, Spiegel oder sonstwas, was da noch mit _in_ den
Parabolspiegel eingebaut wird, erzeugt einen Schatten auf dem Spiegel
oder auf der Kugel und senkt damit die eingestrahlte Leistung. Jedes
zusätzliche Element, dass _außerhalb_ des Spiegels angebaut wird und
mehr Strahlung in den Spiegel wirft, kann genausogut als eine
Vergrößerung des Parabolspiegels betrachtet werden. Dass die aufgrund
der großen Abstände zum Fokus nichts Nennenswertes mehr beiträgt, habe
ich schon dargelegt inkl. Zahlen.


Gruß
Claas

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#190421

Am 03.08.2015 um 11:48 schrieb Claas Thede:
> Am 03.08.2015 10:21, schrieb Christoph Müller:
>> Am 02.08.2015 um 22:59 schrieb Claas Thede:

>> Was aber, wenn es gelänge, die vorbeigestrahlte Energie auch noch auf
>> die Kugel zu bringen?
> 
> Es gelingt nur nicht.

Ich kann mich noch gut an die Zeiten erinnern, da noch gesagt wurde,
dass eine höhere Auflösung als die Wellenlänge prinzipiell nicht möglich
wäre. Das galt so lang, bis mal jemand auf die Idee kam, ein Loch über
das zu untersuchende Objekt zu führen, das deutlich kleiner als die
Wellenlänge war. Und siehe da: plötzlich waren sogar Farbaufnahmen
möglich, die deutlich höher auflösen als die Wellenlänge eigentlich hergibt.

Fazit: Sag' niemals "nie".

> Der Grund ist folgender: der Parabolspiegel hat
> nur eine Öffnung, und es wird die gesamte Sonneneinstrahlung genutzt,
> die durch diese Öffnung auf den Spiegel fällt. Jedes zusätzliche
> Element, egal ob Linse, Spiegel oder sonstwas, was da noch mit _in_ den
> Parabolspiegel eingebaut wird, erzeugt einen Schatten auf dem Spiegel
> oder auf der Kugel und senkt damit die eingestrahlte Leistung.

Na und? Es muss ja nicht zwingend alles direkt vom Spiegel auf die Kugel
gestrahlt werden. Es reicht, wenn es mehr ist, als die Kugel bei 6000K
los wird. Da wäre z.B. ein großer Ring (wg. ausreichend Sammelfläche)
denkbar, der sein ganzes Licht auf die Kugel spiegelt. Geht nicht, weil
die Sonne ja eine endliche Größe hat und deshalb trotz Fokus das meiste
Licht an der Kugel vorbei strahlt.

ABER:
Wäre es nicht denkbar, dass zwischen Ringspiegel und Kugel haufenweise
verspiegelte konische Röhren das Licht trotzdem großteils auf die Kugel
zwingen? Diese Röhren könnten z.B. 5 mm oder noch näher vor der Kugel
enden. Wie viel Licht geht dann noch vorbei?
Oder anders gefragt:
Wieso können die Röhren das Licht der Spiegel nicht in ausreichender
Menge erfassen?

Man könnte auch ohne Ringspiegel arbeiten und mit diesen konischen
Lichtleitern das Sonnenlicht direkt auf die Kugel zwingen. Wo sollte es
denn sonst hin?

> Jedes
> zusätzliche Element, dass _außerhalb_ des Spiegels angebaut wird und
> mehr Strahlung in den Spiegel wirft, kann genausogut als eine
> Vergrößerung des Parabolspiegels betrachtet werden. Dass die aufgrund
> der großen Abstände zum Fokus nichts Nennenswertes mehr beiträgt, habe
> ich schon dargelegt inkl. Zahlen.

Aber nicht mit den konischen Röhren. Dieses Prinzip wird meines Wissens
in Glasfaseroptik beim Ankoppeln verwendet, um eben möglichst viel Licht
in die dünnen Fasern zu bekommen. Diese Technik findet auch in
Lichtleiteroptik Verwendung, wie man sie z.B. im Auto zur Beleuchtung
diverser Bedienelemente hat, um möglichst das gesamte Licht der Quelle
erfassen zu können.

-- 
Servus
Christoph Müller
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#190430

Am 03.08.2015 15:00, schrieb Christoph Müller:
> verspiegelte konische Röhren

Du erinnerst Dich an meine ursprüngliche Ausführung zu Spiegeln, die Du
inzwischen als korrekt anerkannt hast? Das mit Einfallswinkel =
Ausfallswinkel und dem Abstand?

Nochmal ganz deutlich: da kam keine Bedingung zur Geometrie des Spiegels
drin vor. Es ist folglich unerheblich, ob der Spiegel bildgebend ist
oder nicht, parabolisch, sphärisch, asphärisch, eben,
konisch-röhrenförmig oder sonstwie geformt.

Um Deinen nächsten Einwand vorwegzunehmen: ein Gedankenexperiment. Du
pflasterst Deine Kugel flächendeckend mit solchen Röhren. Ein sechs-
oder fünfeckiger Querschnitt würde sich dabei übrigens eher
anbieten als ein runder, aber lassen wir das außen vor und denken uns
einfach mal, dass auch mit runden Röhren eine vollständige Abdeckung der
Oberfläche gelingt. Die Röhren beginnen unmittelbar auf der
Kugeloberfläche, so dass dort keine Strahlung verloren geht.

Für 50 kW Einstrahlung bräuchten wir 50.000 m² Oberfläche, also gut
63 m Radius insgesamt, wovon 62,995 m auf die Röhren entfallen. Die
Sonneneinstrahlung wird durch Spiegel o.ä. auf jeden Teil der Oberfläche
dieser "großen" Röhrenkugel geführt, so dass dort tatsächlich 50 kW
ankommen. Die werden zur Kugel geleitet und erhitzen die Kugel - nur bis
zu welcher Temperatur?

Genauso wie die Sonneneinstrahlung zur Kugel hin leiten die Röhren aber
auch die Schwarzkörperstrahlung der Kugel wieder von ihr weg, die
Spiegel wissen ja nicht, dass sie Strahlung nur in einer Richtung leiten
sollen. Da das ganze verlustfrei ist, hat die Röhrenkugel an ihrer
Oberfläche die gleiche Temperatur wie die kleine Kugel in ihrem Inneren.
Die äußere Oberfläche ist aber nun nicht mehr 0,000314 m², sondern
50.000 m² groß. Käme die kleine Kugel auf 6000 K, so wäre auch die große
Kugel außen scheinbar 6000 K heiß. Das entspricht nach SBG einer
Strahlungsleistung von 3,67 TW. Da wir aber nur 50 kW haben, wird die
Kugel nur 64,8 K "warm".


Mach gerne weiter und versuch', noch weitere Einwände zu finden.
Abschließend sei zur nur-beobachtenden und nicht-beweisenden Eigenart
der Naturwissenschaften nur noch gesagt: die Geometrie ist ein Teil der
/Mathematik/.


Gruß, over&out
Claas

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#190435

Am 03.08.2015 um 16:28 schrieb Claas Thede:
> Am 03.08.2015 15:00, schrieb Christoph Müller:

>> verspiegelte konische Röhren
> 
> Du erinnerst Dich an meine ursprüngliche Ausführung zu Spiegeln, die Du
> inzwischen als korrekt anerkannt hast? Das mit Einfallswinkel =
> Ausfallswinkel und dem Abstand?
> 
> Nochmal ganz deutlich: da kam keine Bedingung zur Geometrie des Spiegels
> drin vor. Es ist folglich unerheblich, ob der Spiegel bildgebend ist
> oder nicht, parabolisch, sphärisch, asphärisch, eben,
> konisch-röhrenförmig oder sonstwie geformt.
> 
> Um Deinen nächsten Einwand vorwegzunehmen: ein Gedankenexperiment. Du
> pflasterst Deine Kugel flächendeckend mit solchen Röhren. Ein sechs-
> oder fünfeckiger Querschnitt würde sich dabei übrigens eher
> anbieten als ein runder, aber lassen wir das außen vor und denken uns
> einfach mal, dass auch mit runden Röhren eine vollständige Abdeckung der
> Oberfläche gelingt. Die Röhren beginnen unmittelbar auf der
> Kugeloberfläche, so dass dort keine Strahlung verloren geht.
> 
> Für 50 kW Einstrahlung bräuchten wir 50.000 m² Oberfläche,

Ist das nicht etwas übertrieben viel Fläche? Die Sonne liefert etwa 1 kW
pro Quadratmeter. Für 50 kW komme ich damit grade mal auf 50 m² und
nicht dem 1000-Fachen. Damit gäb's dann 50 MW.

> also gut
> 63 m Radius insgesamt, wovon 62,995 m auf die Röhren entfallen. Die
> Sonneneinstrahlung wird durch Spiegel o.ä. auf jeden Teil der Oberfläche
> dieser "großen" Röhrenkugel geführt, so dass dort tatsächlich 50 kW
> ankommen. Die werden zur Kugel geleitet und erhitzen die Kugel - nur bis
> zu welcher Temperatur?

Das ist eben die Frage. Bei 6000K (die Temperatur, die mutmaßlich nicht
überschritten werden kann) ist die Abstrahlung durch die Fläche der
Kugel begrenzt. Die Einstrahlung allerdings nicht.

> Genauso wie die Sonneneinstrahlung zur Kugel hin leiten die Röhren aber
> auch die Schwarzkörperstrahlung der Kugel wieder von ihr weg,

nicht genauso. Denn es wird ja angenommen, dass die 6000K NICHT
überschritten werden können. Damit und mit der Kugeloberfläche ist die
Abstrahlleistung mit etwa 15 kW definiert und limitiert. Mehr geht
einfach bei dieser Temperatur nicht. Mit höherer Temperatur allerdings
schon. DESHALB gehe ich davon aus, dass damit eine HÖHERE Temperatur
erreicht werden kann als der Sender hat.

> die
> Spiegel wissen ja nicht, dass sie Strahlung nur in einer Richtung leiten
> sollen.

Sie können aber nicht mehr spiegeln, als auf sie eingestrahlt wird. Wenn
von der Kugel nur 15 kW abgestrahlt werden (Fläche ist fix und die
Temperatur max 6000K), können sie auch nur 15 kW wegspiegeln. Wenn in
der Gegenrichtung 50 kW daher kommen - was passiert mit der Differenz
von 35 kW? Die können ja nur mit HÖHERER Temperatur in Gegenrichtung
wieder abgestrahlt werden. WAS sehe ich denn da falsch?

> Da das ganze verlustfrei ist, hat die Röhrenkugel an ihrer
> Oberfläche die gleiche Temperatur wie die kleine Kugel in ihrem Inneren.

Im Idealfall beteiligt sich die Röhrenkugel überhaupt nicht am
Temperaturgeschehen. Sie spiegelt ja nur. Somit ist es völlig belanglos,
welche Temperatur sie hat. Das ist auch in der Thermografie ein gängiges
Problem. Hat man eine spiegelnde Oberfläche, lässt sich die Temperatur
mit Infrarot nicht mehr messen. Man misst die Temperatur des
gespiegelten Objektes. Egal, wie warm oder kalt der Spiegel ist.

> Die äußere Oberfläche ist aber nun nicht mehr 0,000314 m², sondern
> 50.000 m² groß.

Warum sollte diese Fläche interessant sein?

> Käme die kleine Kugel auf 6000 K, so wäre auch die große
> Kugel außen scheinbar 6000 K heiß.

Von nichts kommt nichts. Mehr als etwa 15 kW kann die kleine Kugel bei
6000K schlicht nicht abstrahlen. Jetzt kommen 35 kW "zu viel" daher. Was
passiert damit?

Mit einer Wärmebildkamera wären nur wenige Punkte mit 6000K zu sehen.
Aber sicher nicht die ganze Oberfläche der Röhrenkugel (die ja ohnehin
nur eine gedachte ist).

> Das entspricht nach SBG einer
> Strahlungsleistung von 3,67 TW. Da wir aber nur 50 kW haben, wird die
> Kugel nur 64,8 K "warm".

Wäre damit also ein unglaublich guter Strahlungskühler, der in der
Technik aufgrund fehlender mechanisch bewegter Teiler sicher längst
große Verbreitung gefunden hätte. Auch wenn das Ding riesengroß ist. Es
wäre nicht mal Energiezufuhr nötig, weil die Energie einfach ins All
abstrahlen würde.

64,8K wären -208,35°C. Damit lässt sich flüssiger Stickstoff (-196°C)
aus der Luft kondensieren.

-- 
Servus
Christoph Müller
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#190525

[sup: Fehler (Radius vs. Durchmesser) beseitigt.]

Am 03.08.2015 18:37, schrieb Christoph Müller:
> Die Sonne liefert etwa 1 kW pro Quadratmeter.

Nachtrag zur Klarstellung:

Die zuvor genannten Werte sind mit einer geringeren Leistung pro Fläche
gerechnet und in dem Fall korrekt.

Bei 1 kW/m² kommen auf der Röhrenkugel 50 MW an; das ergibt eine
(Strahlungs-)Gleichgewichtstemperatur von etwa 365 K oder 91 °C.

Alternativ kommen bei gleicher Flächenleistungsdichte auf einer
kleineren Röhrenkugel mit ca. 2 m Radius (50 m² Oberfläche) 50 kW an,
das Strahlungsgleichgewicht stellt sich dann bei 364 K ein.

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