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Reproduzierbarkeit von Professor Robert W. Woods Experiment zur Theorie des Treibhauses aus dem Jahr 1909 Von Nasif S., Nahle*, 5. Juli 2011 Universitätsprofessor, Wissenschaftler, Wissenschaftlicher Forschungsdirektor am Biology Cabinet® San Nicolas de los Garza, N. L., Mexico Zitierung: Nahle, Nasif S, Repeatability of Professor Robert W, Wood’s 1909 experiment on the Theory of the Greenhouse, July 5, 2011, Biology Cabinet Online-Academic Resources and Principia Scientific International, Monterrey, N. L. *Der Autor dankt dem Principia Scientific International Team für seine freundliche Unterstützung bei der Erstellung des Textes; dennoch sind irgendwelche Irrtümer im Text allein meine. *Der Autor dankt Joseph T. für seine bedeutende Unterstützung bezüglich des Textes und der Organisation des Artikels. Der Autor dankt Dr. Matthias Kleespies für die Übersetzung in die deutsche Sprache. ZUSAMMENFASSUNG Durch eine Serie kontrollierter Experimente zeige ich, dass der Erwärmungseffekt in einem realen Treibhaus nicht durch im Treibhaus eingefangene langwellige Infrarotstrahlung, sondern die Blockierung konvektiven Wärmeaustauschs mit der Umgebung verursacht wird, wie von Professor Wood in seinem 1909 durchgeführten Experiment bewiesen wurde. EINLEITUNG 1909 führte Professor Wood ein Experiment durch, das darin bestand, den Effekt von in einem Treibhaus eingeschlossener langwelliger Infrarotstrahlung bezüglich der Temperaturerhöhung innerhalb des Treibhauses während Sonnenbestrahlung zu untersuchen. Sein Experiment wurde in einem Artikel beschrieben, den er 1909 im Journal Philosophical Magazine veröffentlichte (vergleiche Literaturverweise [1]). Auf Basis seines Experiments fand Professor Wood, dass der Temperaturanstieg in einem Treibhaus nicht durch eingeschlossene Strahlung, sondern durch Blockierung des konvektiven Wärmeaustauschs zwischen dem Inneren des Treibhauses und der offenen Atmosphäre verursacht wurde. Angesichts der Tatsache, dass es außer dem Experiment von Professor Pratt [8], dessen Ergebnisse denen von Professor Wood widersprachen, keine anderen Dokumente von anderen Wissenschaftlern gibt, die versucht haben, das Experiment zu wiederholen, ist eine weitere wissenschaftliche Untersuchung durch einen dritten Schiedsrichter nicht nur empfehlenswert, sondern notwendig. Das ist der Grund dafür, dass ich mich entschied, das Experiment von Professor Pratt zu wiederholen, um seine Resultate und jene von Professor Wood entweder zu falsifizieren oder zu verifizieren. 1

Dieses Dokument beschreibt die Experimente, die von mir selbst in dem Versuch ausgeführt wurden, Professor Woods Experiment zu wiederholen und seine Ergebnisse zu verifizieren.

EXPERIMENT: AUSRÜSTUNG ®

2 Hanna Instruments Digitale Thermometer, Modell HI98501, Temperaturbereich: -50 bis 150° C, Genauigkeit ±0,3 °C (Innen) und ±0,5 °C (Außen), EMC Abweichung ±0,3 °C [2] 3 CEM® Digitale Thermometer, Modell DT-131, Temperaturbereich: -40 bis 250° C, Genauigkeit 0,03 °C, EMC Abweichung 0,1 °C [3] 1 Sekonic® Photometer, Praktica® MTL-5B Professional Camera, Mehrfach beschichtete Linse 35 mm, F-1,8, Sony® Digital Camera α 55V, Mehrfach beschichteter (ML) Zoom Lens Kit DT 18-55 mm; F 3,5-5,6 SAM

MATERIALIEN 4 Lowe’s® Wellpappe-Schachteln, Abmessungen 30 x 30 x 20,32 cm, thermische Leitfähigkeit 0,5 W/m K [13] 1 modifizierte Acrylplatte Plaskolite®-Duraplex®, 3 mm dick, Transmissonsindex für solares IR im Kurzwellen-nahen Bereich 0,97 (durchschnittlich 0,94) und Langwellen-IR Transmissionsindex 0,12 (durchschnittlich 0,1), Thermischer Leitfähigkeitskoeffizient 0,18 W/m K [4, 9] 1 Silika-Glasplatte, 3 mm dick, Transmissonsindex für solares IR im Kurzwellen-nahen Bereich 0,97 und Langwellen-IR Transmissionsindex 0,10, Thermischer Leitfähigkeitskoeffizient 1,2 W/m K [4, 5, 6] Kristallklarer Polyethylen-Film, 0,3 mm dick, Transmissonsindex für solares IR im Kurzwellennahen Bereich 0,98 und Langwellen-IR Transmissionsindex 0,87, Thermischer Leitfähigkeitskoeffizient zwischen 0,42 W/m K und 0,51 W/m K [4, 10, 11, 12, 16] Celluloseacetat-Film, 0,115 mm dick, Kurzwellen-IR Transmissionsindex 0,89 (max, = 89,93% ohne Beschichtung) und Langwellen-IR Transmissionsindex 0,85 (max, = 87,1% ohne Beschichtung), Thermischer Leitfähigkeitskoeffizient 0,167 W/m K [14] 1 Tube weißes Acryl-Latex Dichtmittel für Verbindungen, Reflektivität 0,94 [4] 1 Tube Qualtex® Silikon, transluzentes Vielzweck-Silikon, TUGT-08347 [4] Reynolds’ Wrap® Aluminiumfolie, Reflektivität 98,4%, Thermischer Leitfähigkeitskoeffizient = 235 W/m K [5, 6, 7] 2

Weiße Glaswolle, Thermischer Leitfähigkeitskoeffizient 0,04 W/m K [5, 6, 7] Quartet® Korkfliesen, Thermischer Leitfähigkeitskoeffizient 0,07 W/m K [7] Kreppband mit Absorptionskoeffizient ähnlich dem der Wellpappe (0,9) Aluminiumstreifen, Reflektivität 98,4%, Thermischer Leitfähigkeitskoeffizient = 235 W/m K [4, 5, 6, 7] Berel® Matte Schwarze Farbe, Reflektivität 0,05 [4] Fuji® Film (ISO 400, ISO 200, und ISO 100) WERKZEUGE Fuchsschwanz, Zimmermannssäge, Holzstreifen, Hammer, 2 Acrylmesser, Reibahle, 4 Bohrer, ¼ kg Nägel, 8 Schrauben, Black & Decker® Schrauber und Black & Decker® Ausrüstung.

PROZEDUR FÜR DAS ERSTE STADIUM DES EXPERIMENTS Vier identische Wellpappaschachteln der Firma Lowe's® wurden von mir aufgebaut. Die Verbindungen der Wände wurden mit weißem Latex-Acryl Dichtmittel abgedichtet (Abbildung 01).

Abbildung 01: Verifizierung von Robert Woods Experiment – 1te Phase Wellpappeschachteln vor und nach der Abdichtung Die inneren Wände der Schachteln wurden mit mattschwarzer Farbe von Berel® mit einer Reflektivität von 0,3 und einer Absorption von 0,97 angestrichen (Abbildung 02). Die Reflektivität der inneren Wände wurde mit einem Sekonic ® Photometer bestätigt. 3

Abbildung 02: Verifizierung von Robert Woods Experiment – 1te Phase, Schachtelinneres mit mattschwarzer Berel-Farbe angestrichen

Um die Dichtigkeit zu testen, stellte ich eine Schachtel in das Sonnenlicht und beobachtete, wie die sich ausdehnende Luft die Polythen-Abdeckung ausbeulte (Abbildung 03).

Abbildung 03: Verifizierung von Robert Woods Experiment – 1te Phase, Test der Dichtigkeit 4

Die fünf äußeren Flächen der Schachteln wurden mit Reynolds’ Wrap® Aluminiumfolie bedeckt (Abbildung 04).

Abbildung 04: Verifizierung von Robert Woods Experiment – 1te Phase, Aluminiumfolie um das Schachteläußere gewickelt. Ich befestigte ein quadratisches Stück aus Reynolds’ Wrap® Aluminiumfolie exakt in der Mitte jeder der Glas-, Acryplatten und Polyethylenfilme, die die offenen Seiten der vier Schachteln bedeckten, um zu vermeiden, dass die direkte Sonnenbestrahlung einen Effekt auf die Messfühler der digitalen Thermometer haben und Überhitzung der Messfühler falsche Werte ergeben würde (Abbildung 05).

Abbildung 05: Verifizierung von Robert Woods Experiment – 1te Phase, Quadratisches Stück aus Aluminiumfolie in der Mitte angebracht 5

An der Schachtel Nr. 1 brachte ich eine klare Acrylplatte Duraplex® by Plaskolite® mit einem 5 x 5 cm großen Ausschnitt als Abdeckung der offenen Seite an (Abbildung 06), die dann mit durchsichtigem Silikon an den freien Rändern der Wellpappeschachtel abgedichtet wurde.

Abbildung 06: Verifizierung von Robert Woods Experiment – 1te Phase, Schachteln in Richtung der eintreffenden solaren Strahlung ausgerichtet. Beachten Sie das Loch in der Acrylplatte der ersten Schachtel und die Ummantelung aus weißer Glaswolle an der dem Betrachter am nächsten gelegenen Schachtel. An der offenen Seite von Schachtel Nr. 2 brachte ich eine Silika-Glasplatte an, die dann mit durchsichtigem Silikon an den freien Rändern der Wellpappeschachtel abgedichtet wurde. Um die offene Seite von Schachtel Nr. 3 abzudecken, brachte ich eine klare Acrylplatte Duraplex ® by Plaskolite® an, die dann mit durchsichtigem Silikon an den freien Rändern der Wellpappeschachtel abgedichtet wurde. Ich brachte zwei Folien aus kristallklarem Polyethylenfilm an der offenen Seite von Schachtel Nr. 4 an, (dem Betrachter nächstgelegene Seite in Abbildung 06), um diese abzudecken, die dann mit durchsichtigem Silikon an den freien Rändern der Wellpappeschachtel abgedichtet wurde. (Zwei Folien, um unproportionalen konduktiven Wärmeverlust zu reduzieren). Um die Verlässlichkeit des Experiments zu testen, wurden die vier Schachteln um 19 Uhr UTC (13:00 Uhr CST) dem direkten Sonnenlicht ausgesetzt. Der erste Abschnitt des Experiments wurde dann einige Tage später um 10:40 Uhr (CST) ausgeführt, wie unten detailliert beschrieben. Die vier Schachteln wurden auf einem weißen Tisch unter einem Winkel von 23° 15’ aufgestellt, damit die solare Strahlung die Schachteln senkrecht treffen und auf diese Weise Schattierung vermieden würde.

6

Die vier Schachteln wurden vor dem Experiment mit einer Decke aus Aluminiumplastik mit einer Reflektivität von 97% abgedeckt, bevor sie dem Sonnenlicht ausgesetzt wurden (Abbildung 07).

Abbildung 07: Verifizierung von Robert Woods Experiment – 1te Phase. Fotografie der vor dem Versuch mit einer Aluminiumabdeckung geschützten Schachteln.

ERSTER ABSCHNITT DES EXPERIMENTS Der Zweck dieses Abschnitts ist, die Resultate von Prof. Woods Experiment zu verifizieren. Ich führte das erste Segment des Experiments am 25 Mai 2011 durch. Ich startete das Experiment um 10:00 Uhr (CST). Ich beendete das Experiment um 11:10 Uhr (CST). Die Koordinaten des Platzes, an dem das Experiment durchgeführt wurde, waren: Ort: San Nicolas de los Garza, Nuevo Leon, Mexico Breitengrad: 25º 48´ Nord Längengrad: 100º 19' West Höhe: 513 Meter über Meeresspiegel

7

ERGEBNISSE Die während der ersten Phase des Experiments aufgezeichneten unmittelbar gemessenen Temperaturen waren wie folgt:

Zeitverlauf Start 5 min 10 min 15 min 20 min 25 min 30 min 40 min 60 min 70 min

Umgebungstemperatur 32,3 32,6 32,8 33,4 33,9 34,8 35,2 35,5 37,2

Acryl mit Ausschnitt 43 57,6 59 60,7 62,4 65,4 66,7 67,1 69,5

Temperatur (°C) Acryl, ohne Glas Ausschnitt 43,6 44,7 57,7 59,7 60,4 61,4 61,8 62,7 63 63,9 66,1 66,9 67,8 68,6 68,8 68,8 70,5 71,5

Polyethylen Film 32,5 59,4 60,8 61,6 62,7 66,2 68,1 68,4 70,1

Unbedeckte Box

45,4

BEOBACHTUNGEN 1.

Die Anfangstemperaturen der im Schatten gelagerten Schachteln waren höher als die Umgebungstemperatur.

2.

Nach 1 Minute direkter Exposition zur Sonneneinstrahlung (nicht dargestellt) stieg die Temperatur in allen Schachteln um ungefähr 2 Grad. a) Ich beobachtete, dass die Temperatur in der Schachtel mit der eingeschnittenen Acrylplatte niedriger als in den mit Polyethylen und der Acrylplatte ohne Einschnitt bedeckten Schachteln blieb. b) Ich beobachtete, dass die Temperatur in der mit der eingeschnittenen Acrylplatte bedeckten Schachtel dieselbe wie die in der mit der Glasplatte bedeckten Schachtel war. c) Ich beobachtete, dass die Temperatur in der mit dem Polyethylenfilm bedeckten Schachtel niedriger als in der mit der einschnittfreien Acrylplatte bedeckten Schachtel war.

3. Nach 5 Minuten direkter Exposition zur Sonneneinstrahlung stieg die Temperatur in allen Schachteln um circa 20 Grad an. a) Ich beobachtete, dass die Temperatur im Innern der Schachtel mit der eingeschnittenen Acrylplatte niedriger als die Temperatur in den anderen Schachteln war. b) Ich beobachtete, dass die Temperatur im Innern der mit Polyethylenfilm bedeckten Schachtel niedriger als die Temperatur im Innern der mit einer Glasscheibe und der eingeschnittenen Acryplatte bedeckten war.

8

c) Ich beobachtete, dass die Temperatur im Innern der mit Glas bedeckten Schachtel annähernd gleich wie die der mit Polyethylen abgedeckten war.

4. Nach 10 Minuten direkter Exposition zur Sonneneinstrahlung stieg die Temperatur in den vier Schachteln weiter an. a) Ich beobachtete, dass die Temperatur im Innern der mit einer Glasplatte bedeckten Schachtel niedriger als im Innern der mit Polyethylenfilm abgedeckten Schachtel war. b) Ich beobachtete, dass die Temperatur im Innern der mit der eingeschnittenen Acrylplatte bedeckten Schachtel niedriger als in den verbliebenen Schachteln war. c) Ich beobachtete, dass die Temperatur im Innern der mit der nicht eingeschnittenen Acryplatte abgedeckten Schachtel höher als in den übrigen Schachteln war. 5. Nach 15 Minuten stieg die Temperatur in den vier Schachteln weiter an. a) Ich beobachtete, dass die Temperatur im Innern der mit Silikaglas bedeckten Schachtel fast dieselbe wie die Temperatur im Innern der mit Polyethylenfilm abgedeckten Schachtel war. b) Ich beobachtete, dass die Temperatur im Innern der mit der eingeschnittenen Acrylplatte bedeckten Schachtel niedriger als in den übrigen Schachteln war. c) Ich beobachtete, dass die Temperatur im Innern der mit der nicht eingeschnittenen Acrylplatte bedeckten Schachtel höher als in den verbliebenen Boxen war. 6. Nach 40 Minuten direkter Exposition zur Sonneneinstrahlung stieg die Temperatur in den Schachteln weiter an. a) Ich beobachtete, dass sich der Trend des Temperaturanstiegs in den vier Schachteln in einer quasi-stabilen Art fortsetzte. b) Ich beobachtete, dass die Temperatur im Innern der mit einer Glasplatte abgedeckten Schachtel leicht höher als die Temperatur im Innern der mit Polyethylenfilm bedeckten Schachtel war. c) Ich beobachtete, dass die Temperatur im Innern der mit der nicht eingeschnittenen Acrylplatte bedeckten Schachtel nach wie vor höher als die Temperatur der übrigen Schachteln blieb. d) Ich beobachtete, dass die Temperatur im Innern der mit der eingeschnittenen Acrylplatte bedeckten Schachtel niedriger als die jeweilige Temperatur in den mit Glas, Acryplatte und Polyethylenfilm bedeckten Schachteln war. 7. Nach 1 Stunde direkter Exposition zum Sonnenlicht nahm ich die Polyethylenfolie von der mit „Polyethylenfilm“ bezeichneten Schachtel ab, wartete 10 Minuten und inspizierte die Temperatur im Innern der Box. Ich fand, dass die Temperatur dramatisch von 70,1 °C auf 45,4 °C abgenommen hatte.

9

SCHLUSSFOLGERUNGEN AUS DEM ERSTEN ABSCHNITT DES EXPERIMENTS Die erste Phase des Experiments bestätigt die Resultate von Woods Experiment, aufgrund derer er schloss, dass der Treibhauseffekt im Innern eines Treibhauses nicht auf die Zurückhaltung langwelliger infraroter Strahlung zurückzuführen war, die durch die Glasscheiben der Wände „eingefangen wurde“, sondern stattdessen auf eine Blockierung der Konvektion, d. h., des freien Flusses von Luftströmungen zwischen dem Innern des Treibhauses und seiner Umgebung. Der Grund für die höhere Temperatur für die im Schatten gelagerten Boxen ist, dass die schwarzen Wände der Schachteln thermische Energie absorbieren, die von der Oberfläche des Lagerortes der Boxen emittiert wurde und zusätzlich außer für die mit einer eingeschnittenen Acrylplatte bedeckten Schachtel keine Konvektion erlaubt wurde, wodurch eine niedrigere Temperatur als in den mit Glas und der nicht eingeschnittenen Acrylplatte abgedeckten Boxen hervorgerufen wurde, weil jene den freien Fluss von Luftströmungen zwischen dem Innern der Schachtel und ihrer Umgebung erlaubte. Die Temperatur in den mit Polyethylenfilm bedeckten Schachteln und jener, die mit Silikaglas abgedeckt wurde, sind ähnlich, weil es nicht irgendeine „eingefangene“ Strahlung in den Schachteln ist, die die Temperaturen ansteigen lässt, sondern die Unmöglichkeit freien konvektiven Wärmeaustauschs zwischen der inneren und äußeren Umgebung der Schachteln. Nach 10 Minuten Beobachtungszeit war die Temperatur der mit der eingeschnittenen Acrylplatte bedeckten Box niedriger als die Temperatur in den anderen Schachteln, weil hier die Luft zwischen dem Innern der Box und ihrer Umgebung frei fließen konnte. Wenn das Argument zum Treibhauseffekt wahr wäre (Anmerkung des Übersetzers: ... dass der Treibhauseffekt durch „zurückgehaltene Infrarotstrahlung“ verursacht wird, weil Glas für IR nicht transparent ist), wäre die Temperatur in der mit gewöhnlichem Glas bedeckten Schachtel viel höher als die Temperatur in der mit Polyethylenfilm bedeckten Box gewesen. Die Ergebnisse dieses ersten Abschnitts des ersten Experiments zeigen klar, dass „eingefangene“ Strahlung nicht existiert und der Temperaturanstieg in den Schachteln durch Blockierung der Konvektion verursacht wurde. Beispielsweise hätte die Temperatur nach einer Stunde Exposition zum Sonnenlicht in der mit der eingeschnittenen Acrylplatte bedeckten Schachtel gemäß der angenommenen Langwellenstrahlung, die durch das Loch austrat (2,5%), 59,6 °C sein sollen; nichtsdestotrotz war die Temperatur 57,6 °C, was 5,2% niedriger als die zu erwartende Temperatur war, sollte der Erwärmungseffekt im Innern der Box auf die Blockierung ausgehender Langwellenstrahlung zurückzuführen gewesen sein. Dies ist ein Beweis dafür, dass es die Konvektion ist, die die beobachteten niedrigeren Temperaturen in der Schachtel mit der eingeschnittenen Acrylplatte verursachte. Der letzte Schritt der ersten Phase des Experiments – der im Öffnen der mit Polyethylen abgedeckten und oben als „Unbedeckte Box“ bezeichneten Schachtel bestand – zeigt, dass der Anstieg der Temperatur im Innern der Boxen auf die Blockierung konvektiven Wärmetransfers zwischen dem inneren Raum der Schachtel und der Umgebung zurückzuführen war. Sobald die mit dem Polyethylenfilm bedeckte Schachtel geöffnet wurde, begann die Temperatur zu fallen. Die Temperatur von 45,4 °C wurde 30 Sekunden nach der Entfernung der Abdeckung gemessen und wurde dann für 10 Minuten nach Entfernen des Films mit vernachlässigbaren Variationen beibehalten. 10

Der dramatische Abfall der Temperatur lag am konvektiven Wärmeaustausch mit der offenen Atmosphäre. Als Folgerung lässt sich sagen, dass Robert Wood mit seiner experimentellen Prozedur korrekt war und die Ergebnisse seines Experiments adäquat sind. Der Anstieg der Temperatur im Innern eines Treibhauses liegt nicht an im Innern des Treibhauses „eingefangener“ Strahlung, sondern der Blockierung konvektiven Wärmeaustauschs. Ich stelle die Ergebnisse mit Ausnahme der Umgebungstemperatur in der folgenden Abbildung dar:

Verifizierung von Robert Woods Experiment - 1te Phase Acryl%eingeschn.% Glas%

71,5% 69,5%

55%

% % % % % % % % % %

%

50%

45,4%

45% 40% 35% 30%

Zeitverlauf%

11

70%min%

% % %

68,8% 67,1 %

60%min%

%

66,9% 65,4%

68,6% 66,7%

40%min%

%

%

30%min%

%

63,9% 62,4 %

Polyethylen%entfernt% %

25%min%

%

61,4% 59 %

62,7% 60,7%

20%min%

%

59,7% 60%%% 57,6%

10%min%

%

65%

5%min%

%

70%

Temperatur%(°C)%

%

% % % %

75%

%

Polyethylen%

% % %

%

80%

%

Acryl%ohne%Loch%

15%min%

%

ZWEITER ABSCHNITT DES EXPERIMENTS Ziel dieses Abschnitts ist es, zu überprüfen, ob die weiße Glaswolle die Ursache für die Homogenität der Temperaturen zwischen der mit Polyethylen und Glas bedeckten Box sein könnte. Zusätzlich wäre dies ein zweiter Test, um das Experiment von Prof. Wood zu verifizieren. 26. Mai 2011; 10:40 Uhr (CST). Die für diese Phase des Experiments benutzten Materialien sind dieselben, die im ersten Experiment benutzt wurden mit Ausnahme der doppelten Lage Polyethylenfilm, die mit einer einzelnen Lage ersetzt wurde. Eine einzelne Lage Polythylen wurde auch in den übrigen Abschnitten dieses Experiments benutzt. Zusätzlich verwendete ich ein Anemometer. Ich entfernte die weiße Glaswolle von den Wänden der vier Schachteln und bedeckte sie mit Reynolds’ Wrap Aluminiumfolie. Ich ersetzte den kristallklaren Polyethylenfilm, mit dem die offene Seite der vierten Box bedeckt war, weil ich ihn zerstört hatte, um den Effekt einer vollständig offenen Schachtel zu untersuchen. Ich integrierte vier rotierende Rahmen als Träger der Schachteln, jeweils einen Rahmen an jeder Box, mit dem Zweck, den Winkel der Boxen so zu verändern, dass sie immer senkrecht zum Strom des Sonnenlichts ausgerichtet waren. RESULTATE DES ZWEITEN ABSCHNITTS DES EXPERIMENTS Ich führte das Experiment am 26. Mai 2011 durch. Ich startete das Experiment um 10:40 Uhr (CST). Ich beendete das Experiment um 11:40 Uhr (CST). Die Koordinaten des Platzes, an dem das Experiment durchgeführt wurde, waren: Ort: San Nicolas de los Garza, Nuevo Leon, Mexico Breitengrad: 25º 48´ Nord Längengrad: 100º 19' West Höhe: 513 Meter über Meeresspiegel Ich habe die Ergebnisse des Experiments in der folgenden Tabelle aufgezeichnet:

12

Zeitverlauf

Windgeschw. (Km/h)

Start 5 min 10 min 15 min 20 min 25 min 30 min 45 min 1 Stunde

0,4 0,2 0,1 0,1 0,2 0,1 4,2 6,8 7,2

Temperatur (°C) Acryl, Acryl, PolyethylenUmgebung Glas eingeschnitten ungeschnitten Film 34,2 34,8 35,1 35,1 36 52,6 55,3 53,1 56,4 56 57,9 59,1 59 57,4 59,1 60,6 59,9 58,5 60,1 61,8 60,9 59 60,7 62,3 60,9 58,4 60,3 62,1 60,6 58,1 59,8 61 60,2 32,4 57,9 59,5 61,1 60,2

Beobachtungen: 1. Die Temperatur im Innern der mit der eingeschnittenen Acrylplatte bedeckten Box war immer 3° C niedriger als die Temperatur der mit der nicht eingeschnittenen Acrylplatte bedeckten Schachtel. 2. Die Temperatur im Innern der mit dem Polyethylenfilm bedeckten Schachtel war fast genauso hoch wie die Temperatur im Innern der mit der Silika-Glasplatte bedeckten Schachtel. 3. Die Temperatur im Innern der Boxen nahm ab, als der Wind mit mehr als 1 km/h zu wehen begann. 4. Die Temperatur im Innern der mit der eingeschnittenen Acrylplatte bedeckten Schachtel war immer niedriger als die Temperatur in den übrigen Boxen. 5. Die Temperatur im Innern der mit der nicht eingeschnittenen Acrylplatte bedeckten Box war höher als die Temperatur in den mit Silikaglas und Polyethylenfilm abgedeckten Schachteln. 6. Die Zunahme der Windströmung außerhalb der Boxen resultierte in einer Abnahme der Temperatur innerhalb der Schachteln. Schwacher Wind verursachte eine geringe Abnahme der erwarteten Temperaturen bei den Messwerten für 30 min., 45 min. und 60 min.

SCHLUSSFOLGERUNGEN FÜR DEN ZWEITEN ABSCHNITT DES EXPERIMENTS Der zweite Abschnitt bestätigt die Ergebnisse von Woods Experiment. Zusätzlich bestätigt dieser Abschnitt, dass die Abwesenheit der weißen Glaswolle, mit der die mit dem Polyethylenfilm bedeckte Schachtel eingepackt war, keine störenden Auswirkungen auf die Ergebnisse hatte. Die Zunahme der Windströmung außerhalb der Schachteln wirkte auf die Wände der Boxen wie ein Kühlmittel, das in einer Abnahme der Temperatur im Innern der Schachteln resultierte. Die mit nur einer Lage Polyethylenfilm erzielten Resultate waren dieselben wie bei Verwendung einer doppelten Lage Polyethylenfilm während des ersten Abschnitts des Experiments (vergleiche Abbildung 03). 13

Ich fand, dass die Acrylscheiben die solare Langwellenstrahlung in die Box und nach außen transmittieren ließen, jedoch in einem sehr geringen Ausmaß; allerdings funktionierte dies mehr wie bei der SilikaGlasplatte als bei einer Platte aus Steinsalz. Ich fand außerdem, dass der Polyethylenfilm, der von Prof. Pratt in seinem Experiment benutzt wurde, um die Wirkungen der Steinsalzplatten zu simulieren [8] (Anmerkung des Übersetzers: Prof. Wood benutzte in seinem Experiment von 1909 Steinsalzplatten, da diese sehr viel durchlässiger für IR sind als gewöhnliches Glas) für diese Art Experiment exzellent ist, weil er die Transmission kurzwelligen IRs in die Box erlaubt und der langwelligen Strahlung ermöglicht, sich frei in die Schachtel hinein und nach außen zu bewegen. Ich stellte die Resultate in der folgenden Abbildung dar. Die Umgebungstemperatur ist nicht dargestellt:

Verifizierung von Robert Woods Experiment – 2te Phase Acryl,%eingeschn.%

%

40% 35%

Zeitverlauf%

14

1%hour%

45%min%

30%min%

25%min%

20%min%

30% 15%min%

%

45%

10%min%

% % %

50%

5%min%

%

55%

Start%

%

Temperatur%(°C)%

%

PolyethylenKFilm%

60%

%

%

Acryl,%ungeschn.%

65%

%

%

Glas%

DRITTER ABSCHNITT DES EXPERIMENTS Der Zweck dieses Experiments ist, zu überprüfen, ob die langwellige Strahlung den Polyethylenfilm passieren kann, wie dies vom Hersteller und anderen Autoren spezifiziert ist. Ich führte das Experiment am 28. Mai 2011 durch 2011. Ich startete das Experiment um 16:00 Uhr (CST). Ich beendete das Experiment um 17:30 Uhr (CST). Die Koordinaten des Platzes, an dem das Experiment durchgeführt wurde, waren: Ort: San Nicolas de los Garza, Nuevo Leon, Mexico Breitengrad: 25º 48´ Nord Längengrad: 100º 19' West Höhe: 513 Meter über Meeresspiegel

METHODOLOGIE: Ich konstruierte eine Holzstruktur mit einem Rahmen, der von einer Silika-Glasscheibe abgedeckt wurde mit einer Gesamthöhe von 50 cm, so dass er die gesamte Acrylscheibe der ersten Box abdeckte. Dies erfolgte, um das Experiment von Prof. Robert W. Wood [1] zu reproduzieren, der eine Platte aus Silikaglas über die Schachteln legte, um die solare Langwellenstrahlung zu blockieren und davon abzuhalten, in die Schachtel einzudringen. Dies würde dem Experiment von Prof. Wood ähneln, der eine Steinsalzplatte und eine Abschirmung aus Silikaglas verwendete. Ich platzierte drei Boxen auf einem weißen Tisch, der aus einem schlecht absorbierenden Material hergestellt war; eine Schachtel bedeckt mit der nicht eingeschnittenen Acrylplatte, eine Box abgedeckt mit Polyethylenfilm und eine Schachtel abgedeckt mit einer eingeschnittenen Acrylplatte, um Konvektion zwischen dem inneren Raum der Box und der Umgebung zu ermöglichen. Ich platzierte die hölzerne Struktur mit dem Silikaglas parallel oberhalb der mit der intakten Acrylscheibe bedeckten Schachtel, so dass die Glasscheibe die langwellige infrarote Strahlung davon abhielt, die Box zu erreichen; Silikaglas ist undurchlässig für langwelliges IR. Ich beobachtete die Temperaturänderung in jeder Box alle fünf Minuten, außer um 16:35 Uhr. Ich habe die Ergebnisse des dritten Experiments in der folgenden Tabelle zusammengefasst:

15

Uhrzeit (CST) 16:00 16:05 16:10 16:15 16:20 16:25 16:30 16:40 16:45 16:50 16:55 17:00

Box bedeckt mit Acrylscheibe, abgeschirmt durch Silika-Glasscheibe

Box bedeckt mit Polyethylenfilm

Temperatur (°C)

Temperatur (°C)

Box bedeckt mit eingeschnittener Acrylscheibe Temperatur (°C)

44,5 55,2 57,2 57,7 58,5 57,1 57,5 56,8 56,6 56,4 56,5 56,6

44,5 57,8 60,2 61,2 61,8 60,8 61 60,6 60,2 60,0 59,9 59,8

40,0 48,5 55,9 59,4 60,1 58,4 58,9 58,7 58,1 57,3 58,0 58,3

Umgebungstemperatur (°C) 38,9 39,1 39,3 39,3 39,4 39,6 39,2 39,2 39,2 39,2 39,3 39,2

Beobachtungen: 1. Ich beobachtete, dass, anders als bei den in Serie 1 und 2 erzielten Ergebnissen, die Temperatur in der durch die mit der intakten Acrylplatte bedeckten, aber zum Zwecke der Verhinderung der Transmission langwelliger solarer Infrarotstrahlung zusätzlich mit einer Silikaglasplatte geschützten Box immer noch niedriger als jene der mit einer Acrylplatte und Polyethylenfilm abgedeckten Schachteln blieb. 2. Ich beobachtete, dass die Temperatur im Innern der mit Polyethylenfilm abgedeckten Box höher blieb als die Temperatur in der mit der eingeschnittenen Platte bedeckten. Diese Tatsache wird durch den zweiten Abschnitt dieses Experiments bestätigt. Die Temperatur der mit Polyethylenfilm bedeckten Box und die Temperatur der mit einer Silika-Glasplatte abgedeckten Schachtel blieb jeweils höher als die von der eingeschnittenen Acrylplatte bedeckten Box. Nach Entfernen der Silikaglas-Abschirmung, die die Schachtel mit einer Acrylplatte schützte, waren die Resultate wie folgt:

16

Uhrzeit (CST)

17:10 17:15 17:20 17:30

Box mit Acrylplatte bedeckt, nach Entfernen der Silika-Glasscheibe Temperatur (°C) 58,6 58,5 58,4 58,3

Box mit Polyethylenfilm bedeckt Temperatur (°C) 59,1 58,5 58,3 58,2

Box mit eingeschnittener Acrylplatte bedeckt Temperatur (°C) 57,4 56,8 56,7 56,8

Umgebungstemperatur (°C) 39,2 39,2 39,2 39,0

3. Ich beobachtet, dass, nachdem der durch das Silikaglas ausgeübte Schutz vor langwelliger Infrarotstrahlung entfernt wurde, die Temperatur im Innern der mit einer Acrylscheibe bedeckten Box anstieg, bis sie eine höhere Temperatur als jene in der mit Polyethylenfilm und der eingeschnittenen Acrylplatte erreichte.

SCHLUSSFOLGERUNGEN AUS DER DRITTEN PHASE DES EXPERIMENTS Der dritte Abschnitt des Experiments bestätigt die Resultate von Woods Experiment [1]. Das Hinzufügen eines Glasschirms zum Zwecke des Schutzes der mit der nicht eingeschnittenen Acrylplatte bedeckten Schachtel eliminierte die Absorption langwelliger solarer Infrarotstrahlung durch die Acrylscheibe. Die Polyethylenfolie funktioniert wie die von Prof. Robert W. Wood [1] eingesetzten SteinsalzScheiben. Die Temperatur in der mit der Polyethylenfolie bedeckten Schachtel war höher als in den anderen Boxen. Dies bedeutet, dass das Polyethylen die Transmission von nach innen und außen gerichteter langwelliger solarer Strahlung ermöglicht, aber die freie Konvektion in Richtung auf die offene Umgebung blockiert. Deshalb ist der so genannte Treibhauseffekt nicht durch irgendwelches Einfangen langwelliger Strahlung im Innern des Hauses bedingt, sondern durch Blockierung des freien konvektiven Wärmetransfers, der in der mit einer eingeschnittenen Acrylplatte bedeckten Box erlaubt wurde. Aus diesem Grund war die Temperatur der mit der eingeschnittenen Acrylplatte bedeckten Schachtel niedriger als die Temperatur in den anderen Boxen. Ich habe die Ergebnisse der dritten Phase des Experiments in der folgenden Abbildung dargestellt:

17

Verifizierung von Robert Woods Experiment – 3te Phase Acrylplatte,%geschützt%von%einer%Platte%aus%gewöhnlichem%Glas%(°C)%% Polyethylen%(°C)% Eingeschnittene%Acrylplatte%(°C)%

%

Uhrzeit%(CST)%

18

17:00%

16:55%

16:50%

16:45%

%

0% 16:40%

% %

10% 16:30%

%

20%

16:25%

%

30%

16:20%

%

40%

16:15%

%

50%

16:10%

%

60%

16:05%

Temperatur%(°C)%

%

16:00%

%

Umgebungstemperatur%(°C)%

70%

VIERTE PHASE DES EXPERIMENTS Der Zweck dieses Experiments ist, Professor Woods Verwendung einer Glasscheibe vor einer Scheibe aus Salz zu reproduzieren (indem ich Poly anstelle von Salz verwandte) und zu sehen, ob ich seine Schlussfolgerungen nachbilden kann, sowie auch zu untersuchen, ob der Polyethylenfilm ähnlich wie Steinsalzplatten die Passage lang- und kurzwelliger solarer IR erlaubt. PROZEDUR Für dieses Experiment konstruierte ich eine Pappschachtel und bedeckte ihre offene Seite mit einem Polyethylenfilm. Die übrigen Seiten packte ich mit Reynolds’ Wrap Aluminiumfolie ein. Ich konstruierte auch eine mit einer Silika-Glasscheibe bedeckte Box und packte die übrigen Seiten mit Reynolds’ Aluminiumfolie ein. Ich platzierte die beiden Schachteln auf einem Tisch, der aus schlecht absorbierendem Material bestand. Ich nahm die schützende Aluminium-Plastik-Abdeckung ab, um die zwei Boxen direkter Sonnenbestrahlung auszusetzen. Während einer Stunde beobachtete ich alle fünf Minuten die Änderung der Temperatur. Bei der Markierung 75 Minuten brachte ich eine Abschirmung aus Silikaglas über der mit Polyethylenfilm bedeckten Box an, um langwelliges solares IR vom Eintritt in die Schachtel abzuhalten und zeichnete die Temperatur der Box auf. Die Ergebnisse des vierten Experiments sind in der folgenden Tabelle aufgezeichnet:

Zeitverlauf Start 5 min 10 min 15 min 20 min 25 min 30 min 35 min 45 min 50 min 55 min 60 min 75 min

Windgeschw. Umgebung (Km/h) 1,6 29,8 5,2 30,1 2,8 30,9 4,2 32,1 6,6 32,8 8,2 33,2 4,2 33,4 5,2 33,6 6,8 33,7 0,5 33,8 0,8 33,9 1,2 33,8

Temperatur (°C) Glas

Polyethylen-Film

34,2 45,3 58,8 60 61,8 61,2 61,7 61,5 61,6 62,5 62,2 62,5 63,7

32,1 40,7 57,5 62 64,2 62,9 63,1 63,1 63 64 63,5 64

Abgeschirmter Polyethylenfilm

59,2

19

Beobachtungen: 1.

Beim Start des Experiments beobachtete ich, dass die Temperatur in der mit der Silika-Glasplatte abgedeckten Box höher als die Temperatur in der mit Polytehylenfilm bedeckten Box war.

2.

Die Temperatur der mit der Silika-Glasplatte und der mit Polyethylenfilm bedeckten Box war höher als die Umgebungstemperatur.

3.

Nach fünf Minuten direkter Exposition zum Sonnenlicht stieg die Temperatur beider Boxen scharf an.

4.

Nach zehn Minuten direkter Exposition zum Sonnenlicht war die Temperatur in der mit dem Polyethylenfilm bedeckten Box höher als in der mit der Silika-Glasscheibe bedeckten Schachtel.

5.

Ich beobachtete, dass die Temperatur in der mit Polyethylenfilm bedeckten Schachtel bis zu einer Stunde direkter Exposition zum Sonnenlicht höher als die Temperatur der mit einer SilikaGlasscheibe abgedeckten Box blieb.

6.

Ich beobachtete, dass nach 25 Minuten direkter Exposition zum Sonnenlicht der Wind zunahm. Ich beobachtete, dass die Temperatur der Boxen abnahm. Dasselbe Phänomen ereignete sich nach 35 und 45 Minuten Exposition.

7.

Ich beobachtete, dass die Temperatur der mit Polyethylenfilm bedeckten und durch den SilikaGlasschirm abgeschirmten Box nach 15 Minuten Exposition zur Sonnenstrahlung dramatisch abfiel.

SCHLUSSFOLGERUNGEN ZUM VIERTEN ABSCHNITT DES EXPERIMENTS Angesichts der Tatsache, dass das Polyethylen die Passage solaren Langwellen- und Kurzwellen-IRs erlaubt, war die Temperatur im Innern der mit dem Polyethylenfilm bedeckten Box immer höher als die Temperatur der mit der Silika-Glasplatte bedeckten Schachtel. Dies bedeutet, dass mehr Strahlung in die mit dem Polyethylenfilm bedeckte Box eindrang als in die mit dem Silikaglas abgedeckte, weil letzteres die Passage solarer Langwellenstrahlung blockiert. Als ich den Silika-Glasschirm vor die mit dem Polyethylenfilm bedeckte Box anbrachte, fiel die Temperatur in dieser Box innerhalb 15 Minuten dramatisch um 4,8 °C ab. Dies bedeutet, dass der Polyethylenfilm ein guter Ersatz für das Steinsalz-Glas ist, weil es die Passage kurz- und langwelligen IRs in die Box hinein und aus der Box heraus erlaubt. Da der Polyethylenfilm einen höheren Transparenzindex für IR hat, ist der einzig mögliche Grund für die erhöhte Temperatur innerhalb der Box die Blockierung konvektiven Wärmetransfers. Andernfalls hätte die Abstrahlung von IR aus der Schachtel heraus ihre innere Temperatur sehr nahe an der Umgebungstemperatur gehalten. Das Experiment von Prof. Robert W. Wood ist durch die 4 Phasen des Experiments validiert. Ich habe die Ergebnisse des vierten Abschnitts des Experiments in der folgenden Abbildung aufgezeichnet: 20

Verifizierung von Robert Woods Experiment – 4te Phase Temperatur (°C) Umgebung

Temperatur (°C) Glas

Temperatur (°C) Polyethylen-Film

Polyethylen mit Glasschirm

70%

%

75 min

60 min

55 min

50 min

45 min

25% 35 min

% % % %

30% 30 min

%

35%

25 min

%

40%

20 min

%

45%

15 min

%

50%

10 min

%

55%

5 min

%

%

59,2%

60%

Start

%

Temperatur%(°C)%

% %

64%

65%

% %

Zeitverlauf%

% Erklärung zum oben abgebildeten Schaubild: Die Glasscheibe erlaubt der solaren Kurzwellenstrahlung, in die Box einzudringen, blockiert aber den größten Teil der solaren infraroten Langwellenstrahlung; deshalb passiert nur solare Kurzwellenstrahlung das Glas in die mit dieser Scheibe bedeckte Schachtel. Andererseits erlaubt der Polyethylenfilm der solaren Kurz- und Langwellenstrahlung, in die Box ein- und aus ihr herauszutreten. Deshalb ist die Temperatur der inneren Oberfläche der mit Polyethylen (PE) abgedeckten Schachtel höher als die Temperatur im Innern der mit Glas bedeckten Box (mehr IR tritt in die mit PE bedeckte Box als in die mit Glas abgedeckte Schachtel ein und wird von den schwarzen Wänden der Schachtel absorbiert.) Als ich den Glasschirm über der mit PE bedeckten Box anbrachte, wurde der größte Teil der solaren Langwellenstrahlung durch den Glasschirm blockiert und es trat hauptsächlich die solare Kurzwellenstrahlung in die mit dem PE-Film bedeckte Schachtel ein; als Konsequenz sank die Temperatur in dieser Box ab. Ich ließ einen Spalt zwischen dem Silika-Glasschirm und der PolyethylenfilmBedeckung frei, so dass der durch Konvektion bedingte Wärmetransfer durch diesen Spalt ausgiebig stattfinden konnte. Angesichts der Tatsache, dass es der Polyethylenfilm der Langwellenstrahlung erlaubte, die Box zu betreten, fiel die Temperatur dieser Schachtel, als ich sie mit der Glasscheibe abschirmte, auf einen niedrigeren Wert als die Temperatur im Innern der mit Glas bedeckten Box, weil die Glasabschirmung nur den Fluss kurzwelliger Strahlung erlaubte. 21

Anmerkung des Übersetzers: der obige Absatz ist im Original missverständlich. Nach Rückfrage beim Autor habe ich ihn entsprechend korrigiert dargestellt.

FÜNFTES EXPERIMENT Der Zweck dieses Experiments ist, die Temperaturveränderungen einer in weiße Glaswolle eingepackten Box, ähnlich des Experiments von Prof. Wood, mit einer in Reynolds’ Wrap Aluminumfolie ummantelten Schachtel zu vergleichen. Im letzten Teil dieses Experiments schnitt ich den Polyethylenfilm beider Schachteln ein, so dass der Konvektionseffekt offensichtlich wurde. PROZEDUR Ich konstruierte zwei mit Polyethylenfilm bedeckte Schachteln. Die erste war in weiße Glaswolle eingepackt und die zweite in Aluminiumfolie. Ich platzierte beide Schachteln während einer Stunde unter direktes Sonnenlicht und zeichnete die im Innern jeder Box herrschenden Temperaturen auf. Die Ergebnisse des fünften Experiments sind in der folgenden Tabelle dargestellt: Zeitverlauf

Umgebung

Start 5 min 10 min 15 min 20 min 25 min 30 min 35 min 40 min 45 min 50 min 55 min 60 min 70 min 75 min 80 min 85 min 90 min

30,1 31,6 32 32,1 32,3 32,4 32,6 32,7 32,8 32,6 32,7 32,7 33,1 33,3 33,3 33,4 33,4 33,5

Polyethylen-Film, Box mit weißer Glaswolle 32,4 45,6 57,7 61,8 66,0 68,2 70,6 72,5 73,3 70,3 71,4 72,1 73,8

Temperatur (°C) Polyethylen-Film, Teilweise offene Box mit weißer Box mit Glaswolle Aluminiumfolie 31,8 40,8 57,6 60,1 61,6 61,9 63,7 64,9 64,5 60,1 61,2 62,0 64 69,9 67,6 68,2 66,8 67,2

22

Teilweise offene Box mit Aluminiumfolie

59,5 59,2 60,0 58,5 59,1

Beobachtungen: 1.

Ich beobachtete, dass die Temperatur in der mit weißer Glaswolle eingepackten Box immer höher als in der mit Aluminiumfolie ummantelten Schachtel war.

2.

Ich beobachtete einen scharfen Temperaturabfall, als der Polyethylenfilm in den Boxen aufgeschnitten wurde.

3.

Ich beobachtete, dass sich die Temperaturdifferenz zwischen der mit weißer Glaswolle und Aluminiumfolie eingepackten Box stabilisierte, nachdem ihre jeweiligen Polyethylenfilme eingeschnitten wurden.

SCHLUSSFOLGERUNGEN AUS DEM FÜNFTEN ABSCHNITT DES EXPERIMENTS Prof. Robert W. Wood mag sehr hohe Temperaturen ähnlich den von mir beobachteten Temperaturen der mit weißer Glaswolle eingepackten Box beobachtet haben. Meine Ergebnisse bestätigen, dass weiße Glaswolle ein guter Isolator gegen Wärmeverluste durch Konduktion ist. Aus den Ergebnissen, die nach Aufschneiden des Polyethylenfilms beider Boxen erhalten wurden, ist auch offensichtlich, dass die Erwärmung der Luft in den mit Polyethylenfilm versiegelten Schachteln durch die Blockierung der freien Konvektion zwischen dem Inneren der Box und der offenen Umgebung und nicht durch langwelliges, in der Box „eingefangenes“ IR verursacht wurde, weil der Polyethylenfilm den freien Fluss langwelligen IRs in die Box hinein und aus der Box heraus ermöglicht. Die Temperaturen im Innern der Schachteln waren höher als die Umgebungstemperaturen, weil die mattschwarze Farbe ein guter Absorber und Emitter für infrarote Strahlung mittlerer Wellenlängen ist. Gemäß des Kirchhoffschen Gesetzes wird das Luftvolumen in der Grenzschicht zwischen den Schachteln und der Atmosphäre durch Konduktion und Konvektion erwärmt, insbesondere in den ersten 10 Zentimetern Luft innerhalb der Boxen. Ich habe die Resultate in der folgenden Abbildung dargestellt:

23

Verifizierung von Robert Woods Experiment – 5ter Abschnitt Temperatur%(°C)%Umgebung%

%

Temperatur%(°C)%PolyethylenKFilm,%Glaswolle%

%

Temperatur%(°C)%PolyethylenKFilm,%Aluminiumfolie%

%

Temperatur%(°C)%Partiell%offene%Box,%Glaswolle%

%

24

90%min%

85%min%

%

80%min%

%

75%min%

%

70%min%

%

60%min%

%

55%min%

%

50%min%

Zeitverlauf%

%

%

%

%

%

%

%

45%min%

Temperatur%(°C)%

25% 40%min%

25% 35%min%

35% 30%min%

35% 25%min%

45%

20%min%

45%

15%min%

% % % %

55%

%

%

55%

10%min%

%

65%

%

%

65%

5%min%

%

75%

%

%

75%

%%%%Start%

%

85%

%

Temperatur%(°C)%

%

Temperatur%(°C)%Partiell%offene%Box,%Aluminiumfolie% 85%

SECHSTES EXPERIMENT Die Hypothese zum Treibhauseffekt gründet in dem Argument, dass die Atmosphäre den Fluss langwelliger infraroter Strahlung von der Erdoberfläche in den Weltraum hemmen würde. Diese Hypothese basiert auf einer von Svante Arrhenius 1885 aufgestellten Spekulation [15], dass das Kohlendioxid als Speicherraum für Wärme in der Atmosphäre agieren würde. Die Hypothese besagt, dass ein großer Teil der von der Sonne eintreffenden Kurzwellenstrahlung die Erdatmosphäre durchdringt, die Oberfläche – Land und Ozeane – trifft und sie aufheizt. Weil die solare Lang- und Kurzwellenstrahlung von der Oberfläche absorbiert wird, strahlt diese Langwellenstrahlung ab, die effektiv von den Treibhausgasen in der Atmosphäre absorbiert, von ihnen gespeichert und auf die Oberfläche zurückgestrahlt wird, wodurch sie mehr und mehr erwärmt wird. Das von der Treibhauseffekt-Hypothese vorgebrachte Prinzip basiert auf der Idee, dass in einem wirklichen Treibhaus die Glasscheiben den Eintritt solarer Kurzwellenstrahlung in das Innere des Treibhauses ermöglichen, aber die von den inneren Oberflächen emittierten Langwellen zurückhalten, so dass sie nicht aus dem umschlossenen Raum entweichen können. Um diese Hypothese zu überprüfen, führte ich ein Experiment durch, in dem ich zwei Schachteln verwendete, bei denen 5 Seiten aus Pappe bestanden und die offene Seite mit Polyethylenfilm abgedeckt war. Der Polyethylenfilm erlaubt die Passage sowohl kurzwelliger als auch langwelliger infraroter Strahlung. Eine der Boxen war vollständig mit dem Polyethylenfilm bedeckt und abgedichtet, während nur 53% der offenen Seite der anderen Box mit dem Polyethylenfilm abgedeckt wurden. Ich platzierte in jeder Box ein Thermometer, um die Temperatur während einer Stunde aufzuzeichnen; die beobachteten Temperaturen las ich alle fünf Minuten ab. Ich stellte die Boxen auf einem 2,54 cm dicken Tisch aus Polyethylen hoher Dichte auf, so dass sie für eine Stunde direkt dem Sonnenlicht ausgesetzt wurden und zeichnete die Temperatur jeder Schachtel auf. Falls die Treibhauseffekt-Hypothese wahr wäre, wären die Temperaturen in beiden Schachteln gleich, weil der nach außen gerichtete Wärmetransfer für beide Boxen gleich wäre. Falls die Treibhauseffekt-Hypothese anderseits falsch wäre, müsste sich ein Temperaturunterschied wegen des konvektiven Wärmetransfers einstellen, der in der teilweise abgedeckten Schachtel ermöglicht wurde. Um die Resultate zu bestätigen, platzierte ich eine Glasabschirmung vor der teilweise mit Polyethylenfilm bedeckten Box. Für den Fall, dass die Treibhauseffekt-Hypothese wahr sein sollte, würde die Temperatur der teilweise mit Polyethylen bedeckten Box durch den Effekt des konvektiven Wärmetransfers nicht abnehmen, sondern stabil bleiben oder ansteigen, weil die von den inneren Oberflächen der Box emittierte Langwellenstrahlung zurückgehalten würde, während die solare Kurzwellenstrahlung auch durch das Glas hindurch in die Box eintreten könne. In diesem Fall sollte die Temperatur der teilweise mit Polyethylen bedeckten Schachtel also höher als die der anderen, nicht mit Glas beschirmten Box sein. 25

Prozedur: Ich stellte die Boxen auf einem 2,54 cm dicken Tisch aus Polyethylen hoher Dichte 80 cm über dem Boden auf. Ich bedeckte die beiden Schachteln vor dem Experiment mit einer Abdeckung aus Aluminium und Plastik, um die Sonnenstrahlen davon abzuhalten, vor dem Start des Experiments in die Boxen einzudringen. Um 16:00 Uhr (CST) nahm ich die Aluminium-Plastik-Abdeckung ab, um beide Boxen gleichzeitig den Sonnenstrahlen auszusetzen. Ich zeichnete die Temperaturen beider Boxen bis zu einer Stunde alle 5 Minuten auf. Nach einer Stunde Beobachtungszeit stellte ich die Aufzeichnung der Temperatur der vollständig mit Polyethylenfilm bedeckten Box ein. Ich platzierte eine Abschirmung aus Silikaglas 50 cm vor der teilweise mit Polyethylenfilm abgedeckten Schachtel, so dass die solaren Langwellenstrahlen die inneren Oberflächen der Schachtel nicht erreichen konnten. Ich fuhr damit fort, die Temperaturen der teilweise mit Polyethylenfilm bedeckten Box alle 5 Minuten aufzuzeichnen. Ich zeichnete die Ergebnisse der beiden Phasen des Experiments in der folgenden Tabelle auf: Zeitverlauf Umgebung Start 5 min 10 min 15 min 20 min 25 min 30 min 35 min 40 min 45 min 50 min 55 min 60 min 5 min 10 min 15 min 20 min 25 min 30 min

34,4 34,8 35,1 35,1 35,2 35,2 35,3 35,3 35,3 35,3 35,5 35,7 35,6 35,6 35,6 35,7 35,5 35,5 35,4

Temperatur (°C) 47% eingeschnittener Polyethylenfilm Polyethylenfilm 36,5 37,7 41,4 52 48,6 60 49 60,8 47,5 60,5 48,2 60,1 47 60 47 59,5 47,2 59,4 46,8 58,9 46,5 58,8 47,4 59 46,3 58,1

LDPE Film mit Glasplatte abgeschirmt

45,2 45 44,1 43,5 43,8 43,4

26

Beobachtungen: 1. Ich beobachtete, dass die Temperatur in der mit dem partiell eingeschnittenen Polyethylenfilm niedriger als in der vollständig mit Polyethylenfilm bedeckten Box war. 2, Ich beobachtete, dass die Temperatur der mit dem Silikaglas abgeschirmten Box nach dem Anbringen der Abschirmung sank. Schlussfolgerungen aus dem sechsten Abschnitt des Experiments: Die Temperatur in der teilweise mit Polyethylenfilm bedeckten Schachtel nahm nach Anbringen des Silika-Glasschirms ab, weil das Silikaglas die langwellige solare Infrarotstrahlung blockierte und ihr nicht erlaubte, die inneren Flächen der Box zu treffen, um sie aufzuheizen. Silikaglas hielt die langwellige Strahlung davon ab, in die mit dem Polyethylenfilm abgedeckte Schachtel einzudringen; als Konsequenz davon sank die Temperatur der partiell mit dem Polyethylenfilm bedeckten Box, nachdem ich sie mit der Glasscheibe beschirmte. Letzteres liegt an einer niedrigeren Beaufschlagung mit in die Box eindringender thermischer Energie, weil die Glasscheibe nur die Passage kurzwelliger Infrarotstrahlung ermöglichte. Die Temperatur in der mit dem teilweise eingeschnittenen Polyethylenfilm bedeckten Box blieb niedriger als die Temperatur der vollständig mit Polyethylen abgedeckten Schachtel, weil ich bei ersterer den konvektiven Wärmeaustausch zwischen dem Inneren der Box und der Umwelt erlaubte. Angesichts der Tatsache, dass sowohl die kurzwellige als auch die langwellige von der Sonne ankommende Strahlung die Boxen frei betreten und verlassen konnte, ist die einzig mögliche Erklärung für die niedrige Temperatur der im Vergleich zur vollständig versiegelten Box teilweise geöffneten Schachtel der freie konvektive Wärmeaustausch mit der Umgebung. Die Ergebnisse dieses Abschnitts des Experiments und insbesondere die Tatsache, dass die Temperatur in der mit einem partiell eingeschnittenen Polyethylenfilm bedeckten Box niedriger als die Temperatur der mit einem intakten Polyethylenfilm abgedeckten Schachtel war, zeigen, dass die Hypothese eines durch von der Atmosphäre „eingefangene“ Langwellenstrahlung verursachten Treibhauseffekts falsch ist. Ich habe die Ergebnisse in der folgenden Abbildung dargestellt:

27

Erläuterungen: „Eingeschn. Polythylen Film“ = Eingeschnittener Polyethylenfilm „Abgesch. Polyethylen Film“ = Abgeschirmter Polyethylenfilm „Glass Screen placed in front of the partially cut polyethylene film“ = Glasscheibe vor dem teilweise eingeschnittenen Polyethylenfilm platziert

 

28

TESTVERSUCH Als erforderlichen Rückblick zur Überprüfung der Schlussfolgerungen der vorherigen Experimente entschloss ich mich, ein Experiment durchzuführen, bei dem ich eine offene Box (mit mattweißem Inneren) und einer von einem Polyethylenfilm abgeschirmten Box mit mattschwarzem Inneren verwendete, und die Temperaturen beider zu vergleichen. Mit dieser Absicht im Sinn konstruierte ich eine neue Schachtel, bedeckte sie mit Reynolds’ Aluminum Folie und strich ihre inneren Oberflächen mit mattweißer Farbe an. Ich legte ein rechteckiges Stück Aluminiumfolie auf drei kreuzweise miteinander verbundene Angelschnüre, um den darunter gelegenen Messfühler des Thermometers zu schattieren und ihn vor direkter Sonneneinstrahlung zu schützen. Ich benutzte zum Vergleich die mit dem Polyethylenfilm abgedeckte Schachtel, die ich im vierten Abschnitt des Versuchs verwendet hatte. Ich führte das Experiment am 11. Juni 2011 durch. Ich startete das Experiment um 16:00 Uhr (CST) Ich beendete das Experiment um 17:00 Uhr (CST) Die Koordinaten des Platzes, an dem das Experiment durchgeführt wurde, waren: Ort: San Nicolas de los Garza, Nuevo Leon, Mexico Breitengrad: 25º 48´ Nord Längengrad: 100º 19' West Höhe: 513 Meter über Meeresspiegel Zusammenfassung der Temperaturaufzeichnungen: Ich stellte die zwei Schachteln auf einem Tisch aus Polyethylen hoher Dichte (HDPE) und niedriger Absorption auf. Das Experiment startete um 16:00 Uhr (CST) und endete um 17:00 Uhr (CST).

29

Ich habe die Ergebnisse des Experiments in der nachfolgenden Tabelle aufgezeichnet: Zeitverlauf Start 5 min 10 min 15 min 20 min 25 min 30 min 35 min 40 min 45 min 50 min 55 min 60 min

Temperatur (°C) Polyethylen

Kontrolle Unterschied

35,4 47,6 52,8 54 55,7 56,8 55 54,8 54,5 54,4 55 53,1 53,9

35,4 43,2 41,9 43 43,6 44,1 42,6 43,4 43 43,1 43,6 42,8 42,9

0 4,4 10,9 11 12,1 12,7 12,4 11,4 11,5 11,3 11,4 10,3 11

Beobachtungen: 1. Ich beobachtete, dass die anfänglichen Temperaturen in beiden Boxen exakt identisch waren. 2. Fünf Minuten nach dem Start des Experiments stiegen die Temperaturen beider Boxen an; allerdings war die Temperatur in der mit dem Polyethylenfilm bedeckten Box höher als die Temperatur der Kontrollbox. 3. Zehn Minuten, nachdem ich das Experiment gestartet hatte, stieg die Temperatur in der mit dem Polyethylenfilm bedeckten Schachtel beträchtlich mehr an als die Temperatur in der Kontrollbox. Der Temperaturunterschied zwischen den beiden Schachteln betrug 10,9° C. 4. 25 Minuten, nachdem ich das Experiment gestartet hatte, war der Unterschied zwischen der mit Polyethlylenfilm bedeckten und der Kontrollbox 12,7 °C. 5. Ich beobachtete, dass der Temperaturunterschied zwischen der mit Polyethlylenfilm bedeckten und der Kontrollbox bis zum Ende des Experiments mehr oder weniger stabil blieb.

30

Ich trug die Ergebnisse im folgenden Schaubild auf:

Kontrollexperiment zum Treibhauseffekt )Temperatur)(°C))Kontrollbox)

)

)Temperatur)(°C))Polyethylen)

)

30)

30)

Zeitverlauf)

31

60)min)

35) 55)min)

35) 50)min)

40)

45)min)

40)

40)min)

45)

35)min)

)

45)

30)min)

) ) )

50)

25)min)

)

50)

20)min)

)

55)

15)min)

)

55)

10)min)

)

60)

5)min)

)

60)

)))))Start)

)

)))))))))))Temperatur)(°C))Polyethylen,)geglättet)

Temperatur)der)offenen)Box)(°C))

)

Temperatur)in)der)mit)Polyethylen)) bedeckten)Box)(°C))

))))))))))))))))))Temperatur)(°C))Kontrollbox,)geglättet)

)

Nachdem dieser Kontrollversuch beendet war, verglich ich den Temperaturanstieg einer mit Polyethylenfilm bedeckten Box, die in Aluminiumfolie eingewickelt war, mit einer Standardbox, die an einer Seite vollständig offen war, keine angestrichenen Flächen besaß und auch nicht in Aluminiumfolie eingepackt wurde (eine Standardbox wie geliefert, mit Ausnahme des Korkblocks, der den Messfühler des Thermometers hielt und der zwei kleinen Holzquadrate, mit der sie an der Tragstruktur befestigt wurde). Ich setzte beide Schachteln der Sonnenstrahlung aus. Das Experiment wurde um 15:30 Uhr (CST) gestartet und um 16:30 Uhr (CST) beendet. Die Temperatur wurde alle fünf Minuten aufgezeichnet. Ich habe die Temperaturverläufe in der folgenden Tabelle dargestellt: Zeitverlauf

Temperatur (°C) Polyethylen

Kontrolle Standard BoxB

Umgebung

Wind Speed (Km/h)

Unterschied (°C)

Starting

38,3

38,5

35,2

2

-0,2

5 min

57,6

44,7

35,7

2,2

12,9

10 min

60,5

45,9

35,9

1,8

14,6

15 min

62,3

45,5

36,8

2,6

16,8

20 min

61,1

44,8

37,7

3,6

16,3

25 min

60,1

44,6

37,8

3,8

15,5

30 min

60,2

44,3

38

2,6

15,9

35 min

61,1

45,4

38,4

0,6

15,7

40 min

61,2

44,6

38,4

1,3

16,6

45 min

60,9

45,7

38,7

0,2

15,2

50 min

62,8

46,3

38,8

0,4

16,5

55 min

63,1

46,4

38,8

0,4

16,7

60 min

63

46,3

38,6

0,2

16,7

32

Das folgende Schaubild stellt die Ergebnisse grafisch dar:

Kontrollexperiment zum Treibhauseffekt – Standard-Box )Temperatur)(°C))Polyethylen) )Temperatur)(°C))Kontrolle,)StandardJBox)B)) )Temperatur)(°C))Umgebung) 65)

)

Zeitverlauf)

33

60)min)

55)min)

50)min)

45)min)

40)min)

35)min)

30)min)

)

30) 25)min)

) ) )

35) 20)min)

)

40)

15)min)

)

45)

10)min)

)

50)

5)min)

)

55)

Start)

)

60)

Temperatur)(°C))

)

ALLGEMEINE SCHLUSSFOLGERUNGEN: Der Treibhauseffekt im Innern von Treibhäusern wird durch die Blockierung konvektiven Wärmetransfers verursacht und steht nicht in Beziehung zu, noch gehorcht er, irgendeiner Art von „eingefangener“ Strahlung. Deshalb existiert der Treibhauseffekt so, wie er in vielen Lehrbüchern und Artikeln beschrieben wird, nicht. Das 1909 von Prof. Robert W. Wood durchgeführte Experiment ist absolut gültig und systematisch wiederholbar. Im Durchschnitt verursacht die Blockierung konvektiven Wärmetransfers zur Umgebung einen Anstieg der Temperatur im Innern von Treibhäusern um 10,03° C im Vergleich zur Umgebungstemperatur.

LITERATURVERWEISE: 1. http://www.tech-know.eu/uploads/Note_on_the_Theory_of_the_Greenhouse.pdf 2. http://www.hannainst.com/manuals/manHI_98501_02_05_06.pdf 3. http://cemszmkpl,en,makepolo,com/productshow/4569429,html 4. Herstellerspezifikationen 5. Pitts, Donald and Sissom, Leighton, Heat Transfer, 1998, McGraw-Hill 6, Modest, Michael F., Radiative Heat Transfer-Second Edition, 2003, Elsevier Science, USA and Academic Press, UK, 7. http://www.engineeringtoolbox.com/thermal-conductivity-d_429.html 8. http://boole.stanford.edu/WoodExpt/ 9. http://www.atoglas.com/literature/pdf/81.pdf 10. http://people.csail.mit.edu/jaffer/FreeSnell/polyethylene.html 11. http://www.fao.org/docrep/T0455E/T0455E0o.html 12. http://web.archive.org/web/20061213003555/http://chem.arizona.edu/courses/chem245/polyeth.html 13. http://www.koverholt.com/pubs/Overholt_CSSCIpaper_2009.pdf 14. http://en.wikipedia.org/wiki/File:Polycarbonate_IR_transmission.png 15. http://www.eoearth.org/article/Arrhenius,_Svante_August 16. http://www.astm.org/Standards/D2103.htm

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