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Energie und Entropie, Physik im Alltag und Naturphänomene

Physikalische Gedanken zu sonnenbadenden Steinen

Wenn mir jemand sagte, dass im Sand liegende Steine sich ausruhen oder sonnen würden, so fände ich das zumindest ein wenig hergeholt. Wenn man aber einige Steine unterschiedlicher Form und Größe zusammenträgt und in geeigneter Weise zusammenlegt, ist der Gedanke an Ausruhen oder Sonnen nicht mehr von der Hand zu weisen, auch wenn dem Männchen (oder ist es ein Weibchen) schon der kleine Finger der linken Hand abhanden geht.
Das Sonnenbaden steinerner Wesen zeigt einige Unterschiede zu sonnenbadenden Lebewesen. Im vorliegenden Fall (sic!) war die Temperatur so hoch, dass man die Steine nur ganz kurz berühren konnte, um genau das festzustellen.
Was passiert, wenn ein Stein der Sonnenstrahlung ausgesetzt ist? Er nimmt Energie auf. Dadurch steigt seine Temperatur über die Umgebungstemperatur hinaus an. Gleichzeitig gibt er auch Energie ab. Davon merkt man zunächst nichts, weil die unsichtbare Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung) anfangs so gering ist, dass man sie nicht spürt. Ab einer bestimmten Temperatur nimmt man diese Strahlung aber deutlich wahr, wenn man die Hand in die Nähe des Steins hält. Schließlich erreicht er eine Temperatur, bei der so viel Energie in Form von Infrarotstrahlung ausgesendet wird, wie an Energie von der Sonne aufgenommen wird. Es herrscht ein (dynamisches) Gleichgewicht zwischen aufgenommener und ausgestrahlter Energie. Die Energie und damit auch die Temperatur des Steins bleiben nun konstant und je nach Sonneneinstrahlung auf einem Niveau, dass unseren Fingern nicht zuträglich ist.
Ganz anders ergeht es einem sonnenbadenden Menschen. Zwar nimmt auch seine (Haut-) Temperatur zu, allerdings nur um so viel, dass die Körper(innen)temperatur nicht merklich steigt. Vorher sondert die Haut Schweiß ab, der in der Sonne verdunstet. Die Energie die dazu nötig ist, wird vor allem der Haut und damit dem Körper entzogen, so dass eine Abkühlung erfolgt. Wenn das nicht mehr hilft, entzieht sich der Mensch der Situation und nimmt beispielsweise ein kühles Bad im Meer.
Beim Menschen kommt noch verschärfend hinzu, dass aufgrund der körperlichen Aktivität, die auch im Ruhezustand nicht aufhört, ständig eine Energie von etwa 100 Watt an die Umgebung abgegeben werden muss.
Fazit: Das Steinmännchen kann zwar wesentlich höhere Temperaturen ertragen als der Mensch, aber dafür wird er auch nicht braun.

 

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Diskussionen

8 Gedanken zu “Physikalische Gedanken zu sonnenbadenden Steinen

  1. Sehr informativ mal wieder. Dass Steine „aufheizen“, war mir natürlich bekannt, schließlich wohne ich in einem Mani-Steinhaus, das sehr viel Wärme speichert und dann eben auch abgibt. Verbrennen tut man sich aber nicht an der Wand.
    Am schönsten ist freilich der Steinmann. Hast du ihn selbst gelegt oder gefunden?

    Verfasst von gkazakou | 11. Juli 2019, 00:19
    • Es hängt natürlich von bestimmten Bedingungen ab (Einfallswinkel der Strahlung, Wärmeleitung, Luftbewegung) ab, ob Temperaturen erreicht werden, an denen man sich die Finger oder Füße verbrennt. Auf Formentera hatten wir ein Haus, bei dem die Terrasse zur Mittagszeit so heißt war, dass sie barfuß nicht begehbar war. An manchen Sandstränden kann man ähnliche Erfahrungen machen. Bei dem Steinmann, den ich auf Gran Canaria von unbekannten Künstler*innen gestaltet vorfand, waren die Steine ebenfalls ziemlich heiß.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 11. Juli 2019, 09:02
      • Daß Steine zu heiß sind wie auf deiner Terrasse zur Mittagszeit, das erfährt man ja immer wieder.
        Ich war mal mit meinem Bruder im Juli in Ägypten, in Kairo und Luxor. Wir fuhren da auch mal mit einem Boot . Er schlief da ein, wir hatten ja kaum Nachtruhe – ich merkte entsetzt , daß, wenn man die Eisenstangen auf dem Boot berührte, sich verbrennen konnte.

        Haben Steine und Eisen eine andere Temperatur, ab der ein Gleichgewicht herrscht?

        Verfasst von kopfundgestalt | 11. Juli 2019, 17:59
      • Auch das kann man nicht allgemein beantworten. Es hängt u.a. auch davon ab, ob neben der Wärmestrahlung auch noch ein Energieaustausch durch Wärmeleitung und Konvektion im Spiel ist. Ein mit der nicht der Sonnenstrahlung ausgesetzten Seite isolierter Gegenstand wird eine höhere Temperatur annehmen als einer, der gut leitend mit dem Rest der Welt verbunden ist (z.B. ein im Wasser schwimmender Gegenstand).

        Verfasst von Joachim Schlichting | 12. Juli 2019, 09:35
      • Danke Joachim!

        Verfasst von kopfundgestalt | 12. Juli 2019, 10:07
  2. Schaut Klasse aus, das Steinmännchen.
    Aprobos Braun werden. Das Steinmännchen scheint ja einen eher sehr dunklen Hauttyp zu haben. Da ist es kein Wunder, daß es nicht braun wird. Menschen mit schwarzer Hautfarbe werden ja ebenfalls nicht braun. 🙂

    Verfasst von seescho | 11. Juli 2019, 19:37

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