Plauderecke – Das Druckexperiment

4. August 2015 | Von | Kategorie: Blog

pressure-690161_640Es wurde in den Kommentarspalten dieses Beitrages vorgeschlagen, dass der Druck die Temperatur in einem offenen oder geschlossenen System bestimmt. Im folgenden möchte ich Simulationsergebnisse zu einem Gedankenexperiment mit dem Programm SystemModeler von Wolfram vorstellen die das widerlegen.

Stellen wir uns einen Zylinder vor mit dem Radius 1/Wurzel(Pi) Meter und einer Höhe von einem Meter. Wir wählen eine dünne Grundplatte aus Metall mit einer Wärmekapazität von etwa 1200 J/K . Die Zylinderwand sei aus einem sehr dünnen Metall mit vernachlässigbarer Wärmekapazität, aber einem Emissionskoeffizienten von 1und mit einem perfekten Isolator umhüllt. Auf der anderen Seite befindet sich ein Kolben aus einem perfekten Isolator dessen Boden mit dem schwarzen Metall dünn überzogen ist. Auch diese Wärmekapazität sei vernachlässigbar. Wir befüllen den Zylinder mit trockener Luft, so dass bei 294 K ein Druck von 1 bar in dem Zylinder herrscht und der Kolben sich in 1 m Entfernung von der Grundplatte befindet. Die Luft in dem Zylinder hat ebenfalls eine Wärmekapazität von etwa 1200 J/K. Der Zylinder ist horizontal aufgehängt in einer sehr großen Vakuumkammer  deren Temperatur 4 K beträgt.

An dem Kolben können wir einen beliebigen Druck einstellen. Die Bodenplatte kann elektrisch geheizt und bei Bedarf isoliert werden.

Zunächst heizen wir über die Grundplatte das System auf 294 K auf, isolieren die Grundplatte und schalten die Heizung ab. Unser System befindet sich auf 294 K.

Im Experiment A beobachten wir ein abgeschlossenen System. Wir stellen jetzt den Druck auf 2 bar ein und beobachten in der Simulation was passiert. Durch die adiabatische Druckerhöhung hat sich die Temperatur der Luft auf 388 K erhöht. Unter der Annahme, dass der Wärmeübergangskoeffizient zwischen Luft und der Grundplatte 10 W/(m^2 K) beträgt, beobachten wir, dass sich nach etwa 400 Sekunden eine stationäre Temperatur von 341 K einstellt. Die Luft kühlt auf diese Temperatur ab, die Grundplatte erwärmt sich auf diese Temperatur. SystemGeschlossenDie Ergebnisse sind in Bild 1 gezeigt.

Im Experiment B gehen wir vom gleichen Ausgangspunkt und den gleichen Annahmen aus, nehmen aber die Isolierung der Grundplatte weg, erhöhen den Druck auf 2 bar und stellen die Heizung auf 240 W. Das bedeutet wir beobachten ein geschlossenes System. In der Simulation stellen wir nun fest, dass die Temperatur der Grundplatte zunächst ansteigt und nach 90 Sekunden eine maximale Temperatur von 315 K durchläuft. Nach etwa 90 Sekunden kühlt auch die Grundplatte kontinuierlich ab. Die Luft hingegen kühlt von Anfang an kontinuierlich ab wie vorher. Sowohl Luft als auch Grundplatte erreichen nach etwa 4000 Sekunden eine stationäre Temperatur von 255 K.

SystemOffenDie Ergebnisse sind in Bild 2 gezeigt.

Als Schlussfolgerung aus den beiden Simulationsexperimenten können wir festhalten, dass der Druck in einem geschlossenen System nicht in der Lage ist die durch adiabatische Kompression erzeugte Temperaturerhöhung aufrecht zu erhalten. Das steht  im Gegensatz zu der Ausgangsbehauptung. Stattdessen wird im geschlossenen System die stationäre Temperatur von 255 K durch die Heizleistung von 240 W bestimmt.

 

 

 

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48 Kommentare
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  1. Danke Herr Heß.

    Wird aber auch nicht helfen die Zweifler zu überzeugen.

  2. Lieber Herr Krüger,

    Ja, vermutlich haben Sie Recht. Aber vielleicht überzeugen die Bilder ja das Bauchgefühl vom Onkel Heinz davon,
    dass der Druck nicht dafür verantwortlich sein kann, dass die Mitteltemperaur höher ist als die effektive Strahlungstemperatur, sondern, dass in geschlossenen Systemen die Heizleistung die stationäre Temperatur, “ Gleichgewichtstemperatur“, bestimmt.
    Und davon, dass der Atmosphäreneffektpaper ohne Zreibhausgase und Wolken nicht funktioniert.

    Grüße
    Günter

  3. wie sich auch eine heiß gewordene Fahrradpumpe wieder auf Umgebungstemperatur abkühlt, auch wenn man den Druck hoch hält.

  4. @Sylke Mayr

    Richtig, aber es ist doch sehr instruktiv mal die Bilder und zu mindestens Simulationsergebnisse zu sehen.
    Aber vermutlich hat Michael Krüger in #1 Recht. Auch das wird einige nicht überzeugen, weil es nicht in ihr politisches Weltbild passt.

  5. Günter Heß schrieb am 8. August 2015 08:10

    @Sylke Mayr

    Richtig, aber es ist doch sehr instruktiv mal die Bilder und zu mindestens Simulationsergebnisse zu sehen.
    Aber vermutlich hat Michael Krüger in #1 Recht. Auch das wird einige nicht überzeugen, weil es nicht in ihr politisches Weltbild passt.

    Ich mag etwas falsch verstanden haben, aber es könnte auch daran liegen, dass es ein wenig an der Argumentation der anderen vorbei geht. Die reden ja nicht von einer einmaligen Kompression und der dadurch erhöhten Temperatur, die dann ohne weiteres aufrecht erhalten wird. Es geht in deren Beschreibungen (z.B. der von Hebert und Thieme) ja immer um eine ständig ablaufende adiabatische Kompression der absteigenden Luftpakete.

    Wenn ich z.B. Thieme richtig in Erinnerung habe, hatte der ja in seinem modellhaften herangehen in einem Schritt noch (etwas aus der Luft gegriffene) riesige Aggregate, die die Luft nahc unten pressen und dabei erwärmen und dann im nächsten Schritt postuliert, dieser Vorgang würde einfach so durch die Temperaturdifferenzen ausgelöst. Wehlans Argumentation mit Föhn- und Fallwinden passt dazu.

    Hier muss man sich IMHO wirklich genau ansehen, was die eigentliche Argumentation ist. Ist nicht einfach, da ausreichend schwammig formuliert wird und man schon genau hinkucken muss. (Sieht man ja sehr gut am Hebertschen Dokument aus dem man anscheinend auch eine Bestätigung des Treibhauseffektes herauslesen kann. Ist mir zwar nicht ganz klar wie, aber es geht anscheind.)

  6. Die Schwerkraft, deren Ursache und Wirkung, wurde über Jahrhunderte diskutiert. Irgendwann war man soweit:

    Nach dem Äquivalenzprinzip kann die Wirkung der Gravitation nicht von der Auswirkung einer Beschleunigung des Bezugssystems unterschieden werden;

    Herr Heß,
    finden sie nicht, dass es Ähnlichkeiten bei der Suche nach der THE-Ursache gibt.
    Wie wären es, wenn sie (als Einstieg) anhand abgesegneter physikalischer Gesetz zeigen, dass
    die Schwerkraft unten und oben festlegt

    Ist mfg gemeint

  7. ja, es gibt in der Troposphäre einige Bereiche, wo tatsächlich adiabatische Kompressionen bzw. Expansion vorzufinden sind. in Bsp. war der Föhn (bzw. jeder Fallwind) oder auch größer skalig das dynamische Heben der Luft in Zyklonen bzw. das Absinken in Hochdruckgebieten.
    Aber: die hohen Breiten sind fast vollständig von einer Konvektion ausgeschlossen und auch das adiabatische (schnelle) Anstinken erfolgt nur ganz selten und wenn, dann nur über wenige km der Troposphäre. Kein Luftpaket aus 5km Höhe erreicht dort jemals den Boden. Es gibt übrigens gar keine Region auf Erden, wo die Luft adiabatisch von der oberen Troposphäre bis zum Boden adiabatisch vordringen kann, mit der Ausnahme im Auge von wenigen Hurrikans.
    Auch die konvektiv besetzen Bereiche sind wahrscheinlich nur einige % der Oberfläche. Zudem gibt es über die Nächte meist fast gar keine Konvektion usw. und da wird dann jedem klar, dass der Druck über die Nacht hydrostatisch zunimmt und die T gleichzeitig sinkt, dass letztere natürlich nicht vom Druck abhängt, sondern von der Energie bzw. Strahlungsbilanz und ohne THG würde der Großteil der Atmosphäre dann fast schlagartig auf extrem tiefe Werte abkühlen, da ja nichts die Abkühlung (Strahlung) ins All behindert und N2 bzw. O2 sehr geringe Wärmekapazitäten haben.
    Zu glauben, die Atmosphäre wäre überwiegend gut adiabatisch durchmischt, ist ein Irrtum. Die Troposphäre ist auch ohne diese schnellen, adiabatischen Vorgänge gut durchmischt, meist geht das aber so langsam vor sich, dass die Stoffeigenschaften mit der Umgebung ausgetauscht werden und damit keine Rede von adiabatischen T Gradienten sein kann.

  8. Lieber Herr Müller #5,

    Ich habe lediglich die Fragestellung untersucht, ob eine Druckerhöhung bei gegebener Isolierung und Emissionskoeffizienten in einem offenen oder geschlossenen System, dessen Boden die Heiz- und Kühlfläche ist etwas an der stationären Temperatur dieses Bodens ändert. Die Antwort ist Nein, wie man deutlich sieht.
    Die stationäre Temperatur wird von der konstanten Heizleistung bestimmt.

    Sie schreiben nun:

    Ich mag etwas falsch verstanden haben, aber es könnte auch daran liegen, dass es ein wenig an der Argumentation der anderen vorbei geht. Die reden ja nicht von einer einmaligen Kompression und der dadurch erhöhten Temperatur, die dann ohne weiteres aufrecht erhalten wird. Es geht in deren Beschreibungen (z.B. der von Hebert und Thieme) ja immer um eine ständig ablaufende adiabatische Kompression der absteigenden Luftpakete.

    Was bedeutet denn eine ständig ablaufende adiabatische Kompression?

    Thieme schreibt:

    Hieraus ist zu folgern, daß die Temperaturverhältnisse am Boden einer Atmosphäre wesentlich von der Mächtigkeit (Masse und Druck) der Atmosphäre beeinflußt sind. Wäre die irdische Atmosphäre, die auf den Druck in Meereshöhe normiert nur ungefähr 8 km dick ist, etwas mächtiger, dann wäre es auf der Erde wärmer. Dementsprechend wäre es hier kälter, wenn die irdische Atmosphäre dünner wäre.

    Das habe ich mit meiner Simulation widerlegt.

  9. Günter Heß schrieb am 8. August 2015 16:13

    Lieber Herr Müller #5,

    Ich habe lediglich die Fragestellung untersucht, ob …

    Habe ich verstanden. Ich habe auch zum Inhalt des Artikels an sich nichts gesagt. Ich habe die Angewohnheit zu zitieren, worauf ich mich beziehe und das habe ich in diesem Falle auch gemacht.

    Was bedeutet denn eine ständig ablaufende adiabatische Kompression?

    Thieme schreibt: …

    Ich beziehe mich auf den Thieme-Klassiker http://real-planet.eu/atmoseff.htm, der auch im Hebert Dokument referenziert wird. Dort führt Thieme im 5. Schritt die Zwangsumwälzung ein, die die Temperatur durch adiabatische Kompression von -18°C auf 15°C erhöht. Im weiteren Text geht er davon aus, dass diese Kompression und die damit verbundene Temperaturerhöhung ständig stattfindet.
    Der von Ihnen zitierte Text kommt dann in „6. Folgerungen und weitere Überlegungen“ -- aber diese Folgerungen basieren ja auf den vorangehenden Ausführungen. Und die widerlegen Sie nicht und gehen damit an der Argumentation von Thieme/Hebert/Wehlan vorbei. Das wiederum führt IMO dazu, dass Ihre Argumentation nicht ankommt. Die diskutiert in den Augen der „anderen“ einfach eine andere Situtation und ist damit nicht relevant.

  10. Sehr geehrter Herr Heß,

    Sie haben im „Experiment“ A gezeigt, dass in einem abgeschlossenen System eine Druckerhöhung zu einer Temperaturerhöhung führt. Im „Experiment“ B haben Sie dann zusätzlich die Wärmeisolierung weggenommen/vermindert und erhielten eine deutlich niedrigere Temperatur. Damit haben Sie gezeigt, dass das Wegnehmen der Wärmeisolierung des „Experimentes“ A zu einer Abkühlung führt. Nun brauchen wir nur noch jemanden zu finden, der zuvor anderer Ansicht war.
    In Ihren „Experiment“ B haben Sie nicht die Aussage widerlegt, dass eine Druckerhöhung zu einer Temperaturerhöhung führt, denn die Abkühlung im Vergleich zu „Experiment“ A erfolgt offensichtlich durch das Weglassen der Isolierung. Nur mal angenommen, die Druckerhöhung im „Experiment“ B würde zu einer geringeren Abkühlung führen (und damit zu einer Erwärmung durch die Druckerhöhung), könnte man dies in Ihrem „Experiment“ nicht sehen.

    Die Aussage von Herrn Thieme (die ich nicht für korrekt halte) haben sie demnach aus obigem Grunde (es gibt noch mehrere andere Gründe) auch nicht widerlegt.

    MfG

    PS: Ich würde da eher Herrn Müller folgen – so einfach, wie Sie sich das vorstellen mit der Widerlegung von Thieme, Wehlan … ist es nicht.

  11. Lieber Herr Müller,

    sie schreiben:

    Der von Ihnen zitierte Text kommt dann in „6. Folgerungen und weitere Überlegungen“ — aber diese Folgerungen basieren ja auf den vorangehenden Ausführungen. Und die widerlegen Sie nicht und gehen damit an der Argumentation von Thieme/Hebert/Wehlan vorbei.

    Jetzt hängen sie mich ab wie üblich.

    Thieme schreibt:

    Wäre die irdische Atmosphäre, die auf den Druck in Meereshöhe normiert nur ungefähr 8 km dick ist, etwas mächtiger, dann wäre es auf der Erde wärmer.

    Ich widerlege diese Schlussfolgerung von Thieme, dass es ausschließlich auf Druck respektive Masse ankommt.
    Damit ist es doch egal wie er die Schlussfolgerung herleitet.

    Das ist genau wie wenn Rahmstorf zeigt, dass die Schlussfolgerung „Hiatus“ nicht existiert, sondern ein Auswerteartefakt ist, dann werden alle Paper der Klimaforscher die die Ursache für diesen Hiatus gefunden haben falsch.Denn die Erklärung passt nicht zu denn Messdaten.

    Bei mir sind es halt Simulationsergebnisse an einem Modellsystem.

    Oh, bei Rahmstorf sind es nur statistische Auswertungen und bei Thieme nur sein Kunstmodell weder mit Simulationsergebnissen noch mit Messergebnissen und statistischen Auswertungen.

    Die Zwangsumwälzung führt zu einem Gradienten, aber wie Herr Heller oben erklärte bedeutet ein Gradient ja nicht, dass die mittlere Oberflächentemperatur höher ist als die effektive Strahlungstemperatur. Meine Simulation zeigt eben, dass es die Heizleistung ist die die mittlere Bodentemperatur bestimmt, wenn der Boden sowohl Heiz- als auch Kühlfläche ist.

    Die reale Erdatmosphäre hat durch Wolken und Treibhausgase ihre Kühlfach zu einem Großteil in der Höhe.Das führt zu anderen Verhältnissen

  12. Lieber Herr Langer #10,

    (und damit zu einer Erwärmung durch die Druckerhöhung), könnte man dies in Ihrem „Experiment“ nicht sehen.

    Selbstverständlich könnte man das sehen. Sie können einen beliebigen Druck erzeugen sie landen in einem offenen System immer bei der stationären Temperatur die der Heizleistung entspricht.

    Das Experiment B ist ein Modell für die Erde ohne Treibhausgase und Wolken (da ich den Isolation für den Boden weggenommen habe), da dann die Atmosphäre keinen Wärmewiderstand für Strahlung darstellt und der Erdboden die Heiz- und Kühlfläche ist

    Das Experiment A war nur ein Test, um zu zeigen dass das Modell korrekte Ergebnisse liefert für ein abgeschlossenes System, da man das zu Fuß nachrechnen kann. Das kann mit dem Angaben jeder tun.

    Thieme war ja anderer Ansicht, denn er schrieb:

    Wäre die irdische Atmosphäre, die auf den Druck in Meereshöhe normiert nur ungefähr 8 km dick ist, etwas mächtiger, dann wäre es auf der Erde wärmer.

    Mein Modell zeigt, dass das falsch ist, weil eine reine Druck- bzw. Massenerhöhung das eben genau nicht bewirkt wie mein Experiment zeigt.

  13. Günter Heß schrieb am 8. August 2015 20:49

    Lieber Herr Müller,

    Ich widerlege diese Schlussfolgerung von Thieme, dass es ausschließlich auf Druck respektive Masse ankommt.
    Damit ist es doch egal wie er die Schlussfolgerung herleitet.

    Ich lese die Thiemsche Argumentation anders -- auf jeden Fall nicht so, dass es auschliesslich auf Druck bzw. Masse ankommt. Daher ja mein Hinweis auf die Herleitung der Schlussfolgerungen. Wenn man aus der Schlussfolgerung nur einen Satz rausnimmt und das ohne die Herleitung betrachtet, kann man das natürlich anders sehen.

    Oder sehen Sie irgendwo in dem Text einen Hinweis, dass von dem (sinngemäß wiedergegebenen) „die Luft erwärmt sich beim adiabatischen Abstieg von -18°C auf +15°C“ Abstand genommen wird? Das ist IMHO (einer) der Kernpunkt(e) des Argumentes und solche dynamischen Prozesse sind in Ihrer Betrachtung hier gar nicht enthalten …

    (Nur zur Sicherheit: MIr geht es nicht um eine Diskussion oder Verteidigung der Thiemschen/Hebertschen/…-Thesen, sondern lediglich um die Frage, ob das hier aufgeführte als Widerlegung dienen kann.)

  14. Lieber Herr Müller #13,

    sie schreiben:

    Ich lese die Thiemsche Argumentation anders — auf jeden Fall nicht so, dass es auschliesslich auf Druck bzw. Masse ankommt.

    Thieme schreibt:

    Mit den vorstehenden Beispielen wurde anhand von einfachen Modellen gezeigt, daß die Temperatur am Boden einer Atmosphäre druckbedingt zwangsläufig höher sein muß als in deren höher gelegenen Bereichen. In einer Atmosphäre verhalten sich Gase wie bei einer mehrstufigen Kompression: je höher der Druck (in Richtung Boden) wird, desto wärmer wird es dabei.

    Wie interpretieren sie denn diesen Satz?

  15. Günter Heß schrieb am 9. August 2015 08:28

    Lieber Herr Müller #13,

    Wie interpretieren sie denn diesen Satz?

    Ich halte nichts von der Diskussion einzelner Sätze, wenn ich den Eindruck habe, dass sie aus dem Kontext gerissen wurden. Und diesen Eindruck habe ich hier. Die ganzen in der Schlußfolgerung stehenden Sätze basieren auf der Annahme, es gäbe einen ständig ablaufenden „Prozess“, der die Luft durch Kompression von -18°C auf +15°C erwärmt. Ignoriert man diese Annahme, redet man aneinander vorbei.

  16. @Marvin Müller #15

    Jetzt verstehe ich warum Herr Krüger und ich sie nicht verstehen.

    Was sie befürworten ist, dass man beliebige Schlussfolgerungen machen kann und der Leser sucht sich dann im Paper heraus, ob es richtig ist oder nicht. Immerhin sind sie konsistent, denn bei den Klimaforschern argumentieren sie ja ebenfalls so.

    Eine Schlussfolgerung in einem naturwissenschaftlichen Paper muss in sich konsistent sein.
    Vor allem bei den Folgerungen, die muss man lesen können ohne, dass man den Rest des Papiers liest. Das gleiche gilt für einen Abstract.

    Aber sie können mir gerne erklären welche Annahme sie meinen.
    Vielleicht diese hier:

    Ursache für die Druckänderung mit der Höhe ist die Gravitation. Beim angenommenen Modell kann kein Energieeintrag mittels Strahlung von außen stattfinden, die Hülle ist strahlungsundurchlässig. Eine Energieübertragung durch Strahlung von der Hülle nach innen kann auch nicht stattfinden, denn innen, in Nähe des Kerns, ist die Temperatur höher als die der Hülle. Der feste Kern kann in diesem Beispiel lediglich durch Konvektion (und in geringem Maße auch Strahlung aus der unmittelbar umgebenden, angrenzenden Luft) nur eine Temperatur erreichen, die etwas unterhalb derjenigen im Bodenbereich der Luftschicht liegt, also nicht ganz +15°C. Grund hierfür ist nun wieder die Energieabgabe des festen Kerns durch geringfügige Strahlung in Richtung der kälteren Hülle.

    Das heißt dann wir haben als Annahme eine unrealistische Oberfläche mit geringfügiger Strahlung Richtung Hülle, obwohl die Temperatur der Oberfläche höher ist als die der Hülle.

    Interessant auch, dass Thieme auch die Gegenstrahlung beschreibt:

    (und in geringem Maße auch Strahlung aus der unmittelbar umgebenden, angrenzenden Luft)

  17. Sehr geehrter Herr Heß,

    schade, WIE Sie über mein „könnte“-Stöckchen springen. Mit Ihrer Erwiderung „Sie können einen beliebigen Druck erzeugen sie landen in einem offenen System immer bei der stationären Temperatur die der Heizleistung entspricht.“ können Sie keinen Herrn Thieme hinter dem Ofen hervorlocken, denn erstens reicht es nicht aus, wenn Sie aussagen, dass Sie die Auffassung von Herrn Thieme widerlegen könnten – Sie müssten es schon tun und zeigen, dass eine Druckveränderung alleine (z.B. im „Experiment“ B) keine Temperaturänderung verursacht und zweiten ist Ihr Lapsus, nun von einem „offenen System“ zu sprechen ein klassisches k.o.-Argument.

    Die nächste Steilvorlage für die Thieme-Fraktion liefern Sie mit Ihrer Aussage frei Haus, dass Ihr Modell B die Erde simulieren soll. Da würde ich als Herr Thieme kontern, dass es in Ihrem Modell B keinerlei nennenswerte Konvektion gibt und es allein schon deshalb zur Widerlegung völlig ungeeignet ist, denn in Herrn Thiemes Argumentation, die Sie widerlegen wollen, spielt die Konvektion eine zentrale Rolle.

    Mir persönlich ist bei Ihrer Aussage, dass Ihr Modell B die Erde simulieren soll, noch aus ganz anderen Gründen schlecht. Im Artikel sprechen Sie von „trockener Luft“, mit der Sie das System füllen. Demnach gibt es da auch mannigfaltige Treibhausgase. Wenn sie nun nicht nur zeigen könnten, sondern auch wirklich zeigen, dass eine Druckveränderung alleine keine Temperaturveränderung im „Experiment“ B verursachen würde, könnte man daraus sofort schlussfolgern, dass Treibhausgase dann auch keine Auswirkungen haben. Mit Ihrem „Experiment“ B hätten Sie dann nebenbei auch den Treibhauseffekt widerlegt. Herzlichen Glückwunsch 🙂

    MfG

  18. Günter Heß schrieb am 9. August 2015 17:38 in #16

    @Marvin Müller #15

    Eine Schlussfolgerung in einem naturwissenschaftlichen Paper muss in sich konsistent sein.
    Vor allem bei den Folgerungen, die muss man lesen können ohne, dass man den Rest des Papiers liest. Das gleiche gilt für einen Abstract.

    Würde ich in dieser Allgemeinheit unterschreiben. Aber wir reden doch hier nicht über ein wissenschaftliches Papier, oder? Oder halten Sie die Thiemschen/Hebertschen Ausführungen für wissenschaftliche Papiere? Das sind doch eher Blog-Beiträge.

    Was sie befürworten ist, dass man beliebige Schlussfolgerungen machen kann und der Leser sucht sich dann im Paper heraus, ob es richtig ist oder nicht.

    Wie kommen Sie darauf, dass ich sowas befürworte?

    Was ich befürworte, hat jemand mal wie folgt beschrieben: „Um eine Theorie … zu hinterfragen, muss man sie zunächst verstehen. Hat man die Theorie verstanden, muss man Schwachstellen finden und herausarbeiten.
    Um nichts anderes ging es mir hier. Ich habe den Eindruck, dass Thieme/Hebert etwas anderes beschreiben, als Sie hier zu widerlegen versuchen. Mehr ist es nicht.

    Aber sie können mir gerne erklären welche Annahme sie meinen.

    Hmm, ich habe eigentlich in jedem meiner Kommentare darauf hingewiesen, welche Annahme ich meine -- auch in der #15 nochmal (nach der #5, #9, #11) . Ich kann es aber gerne nochmal zitieren: „Die ganzen in der Schlußfolgerung stehenden Sätze basieren auf der Annahme, es gäbe einen ständig ablaufenden „Prozess“, der die Luft durch Kompression von -18°C auf +15°C erwärmt.„. Das steht so natürlich nicht wörtlich im Thiemschen Text, aber das ist mein Verständnis des hergeleiteten (wie in #5 beschrieben). Wenn Sie das anders verstanden haben, wäre es nett, wenn Sie mal darauf hinweisen würden. Momentan habe ich irgendwie den Eindruck, wir reden über verschiedene Texte …

    Aber da das ganze jetzt wieder anfängt, auf eine persönliche Schiene abzurutschen, würde ich das hier eher beenden wollen. Das ist ein Thieme/Hebert-„Papier“ einfach nicht wert.

  19. Lieber Herr Langer,

    Danke für die Kritik.
    Zunächst mal habe ich von einem geschlossenen System geschrieben, das haben sie überlesen.
    Die Luft in dem Kolben kann nicht nach außen strahlen, weil die Wände und der Kolben isoliert sind, also ist es egal ob Treibhausgase drin sind.
    Und die Metallwände und die Beschichtung des Kolbens haben einen Emissionskoeffizienten von 1 und vernachlässigbare Wärmekapazität.
    Das garantiert, dass das Strahlungsfeld im Inneren ebenfalls stationär wird, bei der Temperatur des Bodens.

    Können Sie mir erklären, warum Konvektion etwas daran ändert. Wenn oben nicht abgestrahlt wird sorgt Konvektion ja nur für besseren horizontalen Temperaturausgleich und einen besseren Wärmeübertragung zur Oberfläche. Das habe ich berücksichtigt in den 10 W/(m K). Vertikal gilt ja für den Thiemeschen Kreisprozess aus adiabatischer Expansion und adiabatischer Kompression, dass sich nichts ändert.
    Das heißt, dass das Thiememodell immer noch beantworten muss wie eine Oberfläche im stationären Zustand eine Mitteltemperatur haben kann die ohne Treibhausgase und Wolken einer Abstrahlung von 390 W/m2 ins Weltall entspricht, wenn nur 240 W/m2 eingestrahlt werden.
    Mein Modell zeigt, dass sich trotz höheren Druckes dann das System abkühlen muss.
    Ob sich jetzt im Gasraum Luftpakete im Kreis bewegen spielt für den Energiinhalt des Gesamtsystems keine Rolle.

    Thieme führt in seinem Modell ja eine Emissionshöhe ein die es ohne Treibhausgase und Wolken gar nicht gibt. Behauptet dann aber, dass die Treibhausgase keinen Einfluss haben

    Grüße
    Günter Heß

    Woher kommt eigentlich das Argument mit der Konvektion.

  20. Lieber Herr Müller,

    Die Hintereinaderschaltung von adiabatischer Expansion gefolgt von adiabatischer Kompression, also die Thiemeschen Zwangsumwälzung ändert am Energiinhalt der Atmosphäre und des Gesamtsystems nichts. Wenn also aus dem Gesamtsystems gemäß 288 K abgestrahlt wird und zwar 390 W/m2 und nur 240 W/m2 eingestrahlt werden, ändert sich aber nach dem 1. Hauptsatz der Energieinhalt des Gesamtsystems. Eine Atmosphäre deren Energieinhalt sich durch die Zwangsumwälzungen nicht ändert kann das nicht kompensieren. Auch nicht wenn ihr Druck 2 bar beträgt, ihre Ausgangstemperatur 388 K isotherm beträgt und sie einen größeren Energieinhalt hat, als der Erdboden. Das zeigt mein Modell. Das sogar noch bei 294 K startet am Boden.

    Meine Simulation widerlegt Thieme als Abfallprodukt. Ursprünglich hatte ich das Experiment durchgeführt um Heinz zu zeigen, dass eine Druckerhöhung keinen Einfluss hat.

    Sie können auch gerne vorschlagen was ihnen fehlt und ich simulieren soll, um Thieme zu verstehen.
    Dann versuche ich das.

    Grüße
    Günter Heß

  21. Also ich sehe es wie Herr Heß. Mit seinem einfachen Versuch hat er gezeigt, dass nicht wie Thieme behauptet der Druck die 33°C THE erzeugt. Was die Leute da alles hinein interpretieren ist mir schleierhaft.

    Das Hebert Paper ist für mich auch eindeutig. Entscheidend ist dort die Abstrahlungshöhe und nicht der Druck.

    Am Zwischengelaber in Papern halte ich mich grundsätzlich nicht fest. Ich schaue mir nur die Zahlen, Tabellen, Grafen an und schau mir an, was die sagen. Also Fakten.

    Das interpretieren von Aussagen ist für mich völlig überflüssig. Man sollte selbst denken und die Fakten sprechen lassen.

  22. Günter Heß schrieb am 9. August 2015 21:44

    Sie können auch gerne vorschlagen was ihnen fehlt und ich simulieren soll, um Thieme zu verstehen.
    Dann versuche ich das.

    Ich bin ein paar Tage nicht da, das müßte warten. (Nur zur Sicherheit nochmal: Ich halte das, was Thieme da schreibt, für großen Blödsinn … dementsprechend schwierig wird es sein, etwas zu finden, was man simulieren kann und was irgendwas mit einer Realität zu tun hat…)

    MfG,
    Marvin

  23. Wenn ich einem System eine Zwangsbedingung aufdrücke (z.B. T(h) = const. *h + T0, in der Troposphäre), dann wird diese Bedingung das System (im Nahbereich der Bedingung, Troposphäre) bestimmen. Das betrifft den Wärmetransport, die Strahlung wird komplett durch T festgelegt. Auch die Temperatur T der Abstrahlhöhe ist damit fixiert und dieses T bestimmt zusammen mit der Zwangsbedingung den THE.
    Hier die Quizfrage:
    Wie groß wäre die Wirkung der THGs und wie groß der Treibhauseffet, wenn const.=0 wäre (d.h. T wäre oben so groß wie unten)

  24. @qLeser #23

    Der Treibhauseffekt beschreibt nicht, dass es oben kälter als unten ist, sondern, dass die mittlere Oberflächentemperatur eines Planeten höher ist, als seine effektive Strahlungstemperatur.
    Der Temperaturgradient ist eine notwendige Bedingung, aber keine hinreichende Bedingung für den Treibhauseffekt.
    Eine Erklärung für den Temperaturgradienten ist deshalb keine ausreichende Erklärung für den Treibhauseffekt.
    Temperaturgradient ohne (Treibhausgase und/oder Wolken) = kein Treibhauseffekt
    Temperaturgradient plus (Treibhausgase und/oder Wolken) = Treibhauseffekt

    Anders ausgedrückt. Ein höherer Druck alleine kann nicht die mittlere Oberflächentemperatur eines geschlossenen Systems im stationären Zustand über die effektive Strahlungstemperatur des Systems anheben.
    Das bewirken Treibhausgase und Wolken.
    Egal wie hoch der Druck ist, sind keine Treibhausgase oder Wolken in der Atmosphäre stellt sich als stationärer Zustand der mittleren Oberflächentemperatur bei einem Emissionskoeffizienten von 1 höchstens die effektive Strahlungstemperatur ein.
    Das zeigt mein Experiment.

  25. @Marvin Müller

    Ich halte das, was Thieme da schreibt, für großen Blödsinn

    War mir schon klar.

    Hier steht ein Satz den man mal anschauen sollte:

    Eine Energieübertragung durch Strahlung von der Hülle nach innen kann auch nicht stattfinden, denn innen, in Nähe des Kerns, ist die Temperatur höher als die der Hülle. Der feste Kern kann in diesem Beispiel lediglich durch Konvektion (und in geringem Maße auch Strahlung aus der unmittelbar umgebenden, angrenzenden Luft) nur eine Temperatur erreichen, die etwas unterhalb derjenigen im Bodenbereich der Luftschicht liegt, also nicht ganz +15oC. Grund hierfür ist nun wieder die Energieabgabe des festen Kerns durch geringfügige Strahlung in Richtung der kälteren Hülle.

    Hier steht meines Erachtens, dass Thieme Strahlung von der -18°C warmen Hülle in Richtung Kern ausschließt, weil die Luft in der Nähe des Kerns wärmer ist.

    Eine Energieübertragung durch Strahlung von der Hülle nach innen kann auch nicht stattfinden, denn innen, in Nähe des Kerns, ist die Temperatur höher als die der Hülle.

    Das kann man mit einem Infrarotthermometer widerlegen.
    Die Realität würde 240 W/m2 zeigen.

    Thieme schreibt:

    Der feste Kern kann in diesem Beispiel lediglich durch Konvektion (und in geringem Maße auch Strahlung aus der unmittelbar umgebenden, angrenzenden Luft) nur eine Temperatur erreichen, die etwas unterhalb derjenigen im Bodenbereich der Luftschicht liegt, also nicht ganz +15°C. Grund hierfür ist nun wieder die Energieabgabe des festen Kerns durch geringfügige Strahlung in Richtung der kälteren Hülle.

    Obwohl der Kern nur eine etwas geringere Temperatur hat als die angrenzende Luft von 288 K, gibt er laut Thieme ebenfalls kaum Strahlung in Richtung Hülle ab.

    Auch das kann man mit einem Infrarortthermometer widerlegen.
    Die Realität zeigte etwa 390 W/m2.

  26. @Günter Heß #24
    Ich versuche mal meine Logik darzulegen:
    Das offene Fenster der Atmosphäre lassen wir außen vor, weil es keine Wirkung auf die Atmosphäre hat.
    Def ??:
    Ein (positiver)Treibhauseffekt liegt vor, wenn die Oberflächentemperatur größer als die effektive Ab-Strahlungstemperatur ist. (Wäre sie kleiner dann wäre es ein negativer Treibhauseffekt.)
    Fall ) Die Temperatur nimmt mit der Höhe streng monoton ab
    Folgerung a: Mit der zunehmender Höhe wird die Abstrahlungstemperatur der THGs (soweit vorhanden) kleiner. Ist die Abstrahlungshöhe (im Mittel) größer Null dann liegt ein positiver Treibhauseffekt vor. (unter Null geht wohl nicht)
    (Würde die Temperatur nicht abnehmen, dann kann die effektive Abstrahlungstemperatur nicht kleiner als die Oberflächentemperatur werden und folglich könnte sich kein positiver Treibhauseffekt ergeben egal wie viel THGs im System agieren.)

    Der Druck spielt also keine Rolle in der Frage ob es den THE gibt.

  27. Ergänzung zu #26 (um Spitzfindigkeiten vorzubeugen)
    Es muss klar sein was unten und oben ist. Festgelegt wird das durch die Gravitation und die ist bekanntlich vorhanden.

  28. @qLeser

    Ja, der fallende Temperaturgradient ist notwendig.

    In hohen Breiten kann man in der Tat einen negativen THE experimentell beobachten.

    Ihre Folgerung a würde ich anders formulieren. Treibhausgase und Wolken emittieren gemäß der lokalen Temperatur.
    Die Emissionshöhe hängt von der Anzahl und Art der Treibhausgasmoleküle und der Wolkenbedeckung ab.
    Mit der Emissionshöhe und dem Temperaturgradient lässt sich der beobachtete THE erklären.

    Mehr ist das ja nicht was wir hier tun, eine Beobachtung erklären.. Der THE ist ja keine Theorie, sondern nur eine Beobachtung.

    Ja, die Gravitation ist eine vorhandene Randbedingung. Man kann sie nicht ein- und ausschalten.
    Der Druck ist ebenfalls eine Randbedingung.

  29. vielleicht kann man dieses Theater mal so auf den Punkt bringen:

    Die Luft ist einfach da. sie ist es Gründen auch immer entstanden und wird nun vom Schwerfeld der Erde um den Planeten gehalten. Dabei ist klar, dass wegen dem Gewicht der Luft selbst, der druck unten höher ist.

    und jetzt machen wir es etwas einfacher und sagen, die sonne gibt es nicht, aber die Erde hat schön gleichmäßig überall 15°C, die erde ist also die Heizfläche. sind keine THG in der Luft, strahlt die erde direkt ins all ab und die Luft nimmt mit der zeit natürlich überall auch die 15°c an, da durch Kollision eben die Ekin weiter gegeben wird und dann alle Moleküle gleich schnell sind, also die gleiche T haben. Im Falle mit THG schaut das freilich anders aus, aber das lassen wir jetzt weg.

    Sie können den Druck, also die Masse der Luft nun x beliebig verändern, die T bleibt immer bei 15°C, da ja der Heizkörper Erde seine T nicht ändert, er strahlt immer mit der gleichen Leistung.
    Damit ist der Thieme Quatsch auf Umwegen widerlegt, verstanden?

  30. Kann mir mal einer sagen welches „Thieme-Quatsch-Paper“ ständig zitiert wird (ohne Quellenangabe)? Bitte das Richtige, er schreibt sehr umschweifend (mein Eindruck).
    Auch das „richtige“ Hebert-Paper würde mich interessieren (der ist eher zu kompakt).
    (Was ich gar nicht akzeptiere ist, dass man aus einer Stetigkeitsbedingung Boden-Atmosphäre (die sogar erfüllt ist haha), den THE begründen will.)
    zum Thema meld ich mich später

  31. q Leser, sind sie echt zu blöd zum Googlen?
    aber egal, auf ihrem Niveau gibt es so oder so kein Paper, außer vielleicht ein leeres Blatt Papier…

  32. @qLeser

    Thieme Atmosphäreneffekt

    Hebert Atmosphäreneffekt

    reicht beim Google zum wiederfinden

  33. Lag das 1904 auch am Klimawandel? »Als die Elbe austrocknete«
    http://www.sz-online.de/nachrichten/als-die-elbe-austrocknete-3141403.html

  34. Herr Heß,
    warum so viel Mühe mit Druckexperimenten, wenn sich daraus nicht der Schluss ziehen lässt: dass Druck auf T niemals einen Einfluss hat.
    Ich sehe das so, wenn der Druck den Wärmetransport (ein/aus) nicht behindert dann hat er keinen Einfluss auf die sich einstellende T (basta). Es kann aber Einflussgrößen geben die den Druck erhöhen (und umgekehrt??).

    Danke für die richtigen Links
    Den Thieme Atmosphäreneffekt kenn ich nun, seine verbale Beschreibung ist nachvollziehbar und erzeugt keine Widersprüche. Allerdings ist mir der Pferdefuß gleich ins Auge gefallen.
    Ein Gedankenmodell, das richtig erscheint und trotzdem nicht die fett gedruckten Schlussfolgerungen rechfertigen kann.

    ?? : bin mir nicht sicher

  35. @qLeser

    Es reichte zu zeigen, dass der Druck in einem geschlossenen System mit konstanter Heizleistung die stationäre Temperatur des Systems nicht alleine bestimmt, sondern die Heizleistung.

    Ja das Thieme, ist „Brute Force“ und rechtfertigt die Schlußfolgerungen nicht.

  36. q Leser,

    wie hoch ist die Luft T in einem Raum ohne Energiezufuhr (Strahlung etc) bei 1 bar?

    wie hoch ist die Luft T in einem Raum ohne Energiezufuhr (Strahlung etc) bei 100 bar?

  37. @Frau Mayr, #36
    Sie haben eine Frage gestellt bei der Sie erwarten, dass ich die nicht beantworten kann. (das mag so zutreffen)
    Aus Gründen der Höflichkeit mache ich Ihnen den Gefallen und stelle die erwartete Gegenfrage:

    Ja wie hoch ist denn die Luft-Temperatur in den beiden Fällen?

  38. es war zu erwarten, dass qLeser nicht mal diese Frage beantworten kann.
    Logisch ist sie in beiden Fällen nahe Null K, also nahe -273°C (für Dummies), weil eben wie geschrieben keine E zugeführt wird.

  39. Vielen Dank gnädige Frau
    ( ist meine Antwort gemäß Alpen-Austria-Knigge)

  40. gerne, nervensäge

  41. Ich hab mal ne Frage. Wie errechnet man die 388K, die bei 2 Bar Druck entstehen? Ich kann mich zwar noch an p*v/T erinnern, nur komme ich damit nicht weiter. Es sieht so aus, als müsste man das Ganze per Integral oder Differenzial errechnen, nur hab ich dieses Wissen schon lange verdrängt.

  42. @Sylke
    Bei -273 Grad…….wären die Gase flüssig….janz so billig is die Lösung nu auch nicht.

    H.E.

  43. oder fest, Herr eng, aber es ging nur um die T

  44. @Sylke
    Was sie da schreiben, gilt doch aber nur beim absoluten Nullpunkt, ansonten könne eine Sonne nie die notwendige Temperatur erreichen um eine Kernfusion auszulösen. Es kann zwar auch sein, dass Druck allein ausreichend ist, aber in Texten zu Sonnenentstehung ist immer von einigen Mio Grad die Rede.

    Das erste Experiment zeigt zudem, dass durch Erhöhung des Druckes die Temperatur steigt. Bei 1 Bar liegt die Temperatur bei 294K und bei 2 Bar bei 388K.

  45. @44
    bitte lernen auch sie zwischen einem Zustand und Zustandsänderungen zu unterscheiden.

    Der absolute T Nullpunkt ist übrigens nicht erreichbar, was ua. der 3. HS der Thermodynamik sagt.
    Auch das All ist nirgends kälter als rund 2K, was die kosmische Hintergrundtstrahlung beweist.

  46. @45
    Ach stimmt, sie haben Recht. Ich habe ihre Frage den 1 bzw. 100 Bar mit dem Experiment gleichgesetzt, obwohl sie 2 Ausgangszustände beschreiben.

  47. @oxybenzol #41

    Ich hab mal ne Frage. Wie errechnet man die 388K, die bei 2 Bar Druck entstehen? Ich kann mich zwar noch an p*v/T erinnern, nur komme ich damit nicht weiter. Es sieht so aus, als müsste man das Ganze per Integral oder Differenzial errechnen, nur hab ich dieses Wissen schon lange verdrängt.

    Ein Integral oder Differential brauchen sie nicht, aber die Adiabatengleichung: p*V^Kappa = konst. Dann rechnen sie das neue Volumen aus und mit der idealen Gasgleichung die Endtemperatur. Vorher müssen sie aus den Anfangsbedingunegn die Stoffmenge berechnen ebenfalls mit der idealen Gasgleichung.

    1. Anfangsbedingungen: po = 1 bar, To = 294 K, Vo = 1m^3, Stoffmenge = 40.9 mol, System ist abgeschlossen
    2. Adiabatische Kompression auf 2 bar
    3. Endzustand mit p1 = 2bar errechnet sich zu: V1 = 0.66 m^3 und T1 = 388 K

    Beim nachrechnen habe ich gemerkt, dass ich mit Kappa = 1.66 gerechnet habe, das gilt für ein ideales Gas.

    Man müsste aber wohl für Luft mit Kappa = 1.4 rechnen, dann ergibt sich V1 = 0.6 m^3 und T1 = 358 K. Aber das Ergebnis der Simulation ändert sich nicht.
    In einem offenen oder geschlossenen System ist nicht der Druck temperaturbestimmend, sondern die Heizleistung.

  48. @Günter

    Danke für die Erklärung.

    Ihr letzter Satz verwirrt mich aber etwas. Liegt aber wohl daran, dass sie jede Form von Arbeit, welche gewollt oder nicht gewollt zur Erwärmung eines Systems beiträgt, als Heizleistung betrachten.

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