@phdthesis{Reiss1985,
  author    = {Reiss, Harald},
  title     = {Strahlungstransport in dispersen nicht-transparenten Medien},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-66669},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {1985},
  abstract  = {In dieser Habilitationsschrift wird das Gesamtgebiet des W{\"a}rmetransports in dispersen Medien untersucht, kompakt, ohne Anspruch auf Vollst{\"a}ndigkeit, jedoch mit Schwerpunkt auf Strahlungstransport in nicht-transparenten Medien; hier sind es bevorzugt hochpor{\"o}se Substanzen, die aus Festk{\"o}rperteilchen bestehen. Die Ergebnisse lassen sich auf andere disperse nicht-transparente Medien wie dichte Gasatmosph{\"a}ren oder einige Zweiphasengemische {\"u}bertragen, wenn Nicht-Strahlungsanteile und Gesamt-Energieerhaltung korrekt formuliert werden. Die vorliegenden Untersuchungen konzentrieren sich auf station{\"a}re Randbedingungen und Strahlungsquellen. Die Motivation zu dieser Arbeit ist mindestens zweifach: Die Trennung des totalen W{\"a}rmestroms in seine Komponenten, in irgendeinem kontinuierlichen oder dispersen Medium, ist eines der herausfordernden, gleichzeitig schwierigsten physikalischen Probleme bei der Analyse des W{\"a}rmetransports; zum zweiten ist es f{\"u}r die Verringerung von W{\"a}rmeverlusten (z. B. in thermischen Isolierungen) dringend erforderlich, die einzelnen Komponenten der W{\"a}rmeverluststr{\"o}me zu kennen, um sie einzeln zu minimieren (das geht offensichtlich nur, wenn man den totalen W{\"a}rmstrom in seine Komponenten zerlegen kann). Die Trennung kann erfolgreich sein, wenn die optische Dicke des untersuchten Mediums sehr groß ist (das Medium ist dann nicht-transparent). In dieser idealen, in der Energietechnik jedoch h{\"a}ufig auftretenden Situation (und nicht nur dort), liefert das Strahlungsdiffusionsmodell den korrekten Ansatz zur Beschreibung des Strahlungsanteils und dessen Temperaturabh{\"a}ngigkeit. Wegen Energieerhaltung und mit der additiven N{\"a}herung erlaubt dieses Ergebnis umgekehrt die Berechnung auch der Nichtstrahlungsanteile im totalen W{\"a}rmestrom; diese sind demnach alle gleichzeitig in kalorimetrischen Messungen zug{\"a}nglich. Damit wird nachfolgende separate Analyse dieser Komponenten mittels geeigneter theoretischer Modelle m{\"o}glich. Da das Temperaturprofil im Medium alle W{\"a}rmestromkomponenten zum totalen W{\"a}rmestrom miteinander koppelt, ist f{\"u}r diesen Ansatz die Kenntnis der Temperaturabh{\"a}ngigkeit auch aller Nicht-Strahlungsanteile erforderlich. Neben der kalorimetrischen Methode kann die Bestimmung der Extinktion des dispersen Mediums und hiermit des Strahlungstransports auch mittels Spektroskopie sowie Berechnung nach der strengen Mie-Theorie der Lichtstreuung und mit dem Rosseland-Mittelwert vorgenommen werden. Dadurch wird ein Vergleich m{\"o}glich zwischen Ergebnissen, die mittels drei voneinander v{\"o}llig unabh{\"a}ngiger Methoden, n{\"a}mlich kalorimetrisch, spektroskopisch und analytisch/numerisch erzielt wurden. Die Ergebnisse stimmen {\"u}berein, wenn das Medium nicht-transparent ist; dieser Nachweis wird in der vorliegenden Habilitationsschrift gef{\"u}hrt. Im ersten Teil der Habilitationsschrift wird in breit angelegtem Review die Fachliteratur zum Strahlungstransport bis zum Jahr 1985 diskutiert und Methoden zur L{\"o}sung der Strahlungstransportgleichung auch im Fall stark anisotroper Streuung beschrieben. Wegen der Forderung nach Energieerhaltung und mit dem oben genannten Ziel, auch die Nicht-Strahlungskomponenten zu analysieren, muß diese Diskussion die theoretischen Aspekte auch dieser Anteile (hier Gas- und Festk{\"o}rperkontakt-W{\"a}rmetransport) einschließen. Den Schluß des ersten Teils bildet ein Katalog offener Fragen, die im zweiten Teil der Habilitationsschrift angegangen werden. Dort werden mittels experimenteller und analytisch/numerischer Ergebnisse das Strahlungsdiffusionsmodell und seine Anwendbarkeit auf disperse nicht-transparente Medien best{\"a}tigt. Die Analysen sind gerichtet auf reine oder mit Infrarot-Tr{\"u}bungsmitteln dotierte Pulver und Faserpapiere; beide sind leicht zug{\"a}ngliche, wohl-definierte Testsubstanzen disperser Medien. Ein wichtiger Teil dieser Untersuchungen enth{\"a}lt Messungen ihrer W{\"a}rmeleitf{\"a}higkeit unter Vakuum und unter externer mechanischer Druckbelastung. Mit evakuierten, druckbelasteten Faserpapieren wurden W{\"a}rmeleitf{\"a}higkeiten erzielt, die zu den niedrigsten geh{\"o}ren, die bis 1985 an solchen Medien bei hohen Temperaturen gemessen wurden. Weiter sollen optimale Teilchendurchmesser gefunden werden, mit denen das Extinktionsverm{\"o}gen solcher Sch{\"u}ttungen signifikant erh{\"o}ht werden kann. Insbesondere ist eine exotische Vorhersage der Mie-Theorie zu pr{\"u}fen, nach welcher die Extinktion perfekt elektrisch leitender, langer, extrem d{\"u}nner Zylinder (unter 50 nm) um Gr{\"o}ßenordnungen {\"u}ber derjenigen herk{\"o}mmlicher (nichtleitender) Pulver oder Fasern liegt; hierf{\"u}r sind Materialproben herzustellen. In der Habilitationsschrift wird aufgezeigt, welcher Weg f{\"u}r diesen Nachweis beschritten werden muß (wenige Jahre nach Vorlage der Habilitationsschrift wurden Gustav Mies und Milton Kerkers Vorhersagen auf diesem Weg mit feinsten metallisierten Glasfasern und mit Nickelfasern in Ver{\"o}ffentlichungen des Autors gemeinsam mit J. Fricke, M. Arduini-Schuster, H.-P. Ebert, R. Caps, D. B{\"u}ttner und A. Kreh erstmalig best{\"a}tigt).},
  subject      = {Strahlungstransport},
  language  = {de}
}