dabei ist jedoch die wärmestrahlung noch keine wärme, sondern erst wenn sie auf teilchen trifft (materie):
"Beim Auftreffen von Wärmestrahlung auf einen Körper kann (...)
die Strahlung teilweise absorbiert, das heißt vom Körper aufgenommen und in Wärme umgewandelt werden.""
so wie ich es schon geschrieben habe.
es geht hier ja nicht um die aufnahme der wärme, sondern deren abgabe... wo die wärme der cpu hinwandert ist ja für uns erstmal ohne belang.
die preisfrage lautet, kann eine cpu in einem vakuum seine wärme absondern oder nicht?
nach meinem jetzigen kenntnisstand würde ich sagen ja, die cpu würde ihre eigene wärme abstrahlen und die umgebungswärme wieder aufnehmen, was deutlich weniger wäre und somit insgesamt die cpu also kühl halten würde.
die preisfrage lautet, kann eine cpu in einem vakuum seine wärme absondern oder nicht?
nach meinem jetzigen kenntnisstand würde ich sagen ja, die cpu würde ihre eigene wärme abstrahlen und die umgebungswärme wieder aufnehmen, was deutlich weniger wäre und somit insgesamt die cpu also kühl halten würde.
Das Problem ist, die Intensität Strahlungsabgabe ist extrem Temperaturabhängig. Also sie steigt mit der Temperatur exponentiell an.
Ein 5 Kelvin kalter Körper würde im (2K kalten) Vakuum sicher einige Minuten Zeit brauchen, bis er um 1K abgekühlt ist. Dagegen wäre ein 1000K heißer Körper wohl schon nach Bruchteilen einer Sekunde um 1K abgekühlt.
D.h. Die Wärmeabgabe deiner CPU wird mit deren Temperatur steigen und irgendwann halten sich wärmepruduktion und abgabe dann wie Waage.
Die Frage ist nur bei welcher Temperatur das sein wird und ob die CPU das überlebt.
ich hab das eher so kapiert, dass ein körper seine eigene wärme nicht hält, sondern permanent absondert. aber der punkt, den du ansprichst ist schonmal gut. wie schnell wandert die wäreme aus dem körper (cpu) raus?
ich stelle mal die behauptung auf, dass das sehr kurzfristig schon bei wenigen grad unterschied passiert, da ein kühler ja auch nur die chipoberfläche kühlt, nicht den kern. es ist ja nicht so, dass ein kühlblock an der wärmeenergie "saugt", sondern es findet ein austausch statt. der kühlkörper strahlt seine wärmeenergie auf die cpu ab und umgekehrt. es findet also im grunde immer nur ein wärmetausch statt. wie schnell dieser im falle von materie stattfindet, hängt von der leitfähigkeit der materie ab. darum hat wärmeleitpaste auch je nach qualität eine unterschiedlich starke "tauschgeschwindigkeit". im falle eines vakuums gibt es diese verzögerung aufgrund der leitfähigkeit nicht, weil nicht der umweg über träge materie gegangen wird, sondern die wärme ungehindert entweichen kann. luft dagegen ist einer der besten isolatoren, weshalb eine cpu ohne kühlung in der luft ihre wärme nicht schnell genug abführen könnte.
ich glaube nicht, das alle materie in der lage ist permanent elektromagnetische wellen auszusenden, nur aus dem grund, dass die zustandsenergie über 0 kelvin liegt...
450mm or bust!
Wenn Kritik nicht kritisch ist, ist sie zu kritisieren.
ich glaube nicht, das alle materie in der lage ist permanent elektromagnetische wellen auszusenden, nur aus dem grund, dass die zustandsenergie über 0 kelvin liegt...
doch eben schon!!
Man kennt ja wohl aus dem Physikunterricht noch den Begriff "schwarzer Strahler" (ich hab damals aber nie verstanden was er (der Lehrer) immer damit will ). Das ist ein theoretischer Körper der Strahlung (abhängig von der Temperatur) optimal abgibt.
Alle realen Objekte geben Strahlung aber schlechter ab...aber es gibt genausowenig einen Körper der gar keine Strahlung abgibt.
Generell geben Metalle (Wärme)Strahlung nur sehr sehr schlecht ab (vor allem z.B. Kupfer. Auf deine CPU im Vakuum einen Kupferkühler zu setzen wäre daher das dümmste was man machen könnte). Nichtmetallische Gegenstände dagegen meistens ziemlich gut.
verdammt, natürlich, deshalb gibts den schwarzen korpus auch nur theoretisch.
vergrab die oberen zeilen mal bitte, das wär wohl der sargnagel für meinen physiklehrer gewesen
sagen wir es anders: abstrahlen ja, aber nicht in einem maße, das man mit "volle pulle" umschreiben könnte.
mit permanent meinte ich oben, was ich nochmals darüber als ständige "totale" abgabe länger umschrieben habe. also dass die energie nicht im teilchen wäre, sondern sofort beim eintreffen postum abgesand wird udnd amit ständig zwischen den naheliegenden teilchen pendelt.
vergleiche: lichtstrahl in einem paralellen spiegelpaar. nur das hier alles immer räumlich und nicht nur gerichtet reflektiert werden würde...
also bei dem heizenden transistorenschaltkreis würde eine hohe wärmemenge hängen bleiben, ehe aufheizen und abstrahlen im richtigen verhältnis (auch im vakuum) stünden. bleibt nur noch die quantitative frage: wieviel etwa?
@ lübke, überleg doch mal, eine thermoskanne ist deswegen eine thermoskanne, weil sie im inneren ein vakuum hält. du darfst wärmestrahlung und wärmeenergie nicht gleichsetzten. wärmestrahlung ist nur eine art des transports. infrarotlicht erzeugt erst dann wärme wenn es auf Materie trifft. energie ist ohne materie nur energie. es ist völlig wurst, welche frequenz die el. mag. strahlung hat, bis sie auf materie trifft. dann zählt nur noch die energiestärke, also die wellenläge und die intesität.
ich mein kann mich auch irren, bin schließlich nicht professor in teilchenphysik oder elmagstrahlung, das ist das, was ich dir so sagen kann. tja wie nvi... äh.. poloniumium schon sagte, wo sind die teilchen pysiker wenn man sie mal braucht XD
@poloniumium: hast du den zweiten wiki-link gelesen, den ich gepostet habe? demnach ist das bei >0 kelvin scheinbar schon der fall.
wenn man mal sorum überlegt: in einem vakuum ist das so, dass die "raumtemperatur", also die im vakuum befindliche wärmestrahlung in richtung cpu, die temperatur an der stelle der wärmeleitpaste ersetzt. imho sollt die wärmeleitpaste wohl deutlich über raumtemperatur liegen, da wir hier wieder beim thema leitfähigkeit sind. im vakuum hingegen liegt immer umgebungstemperatur an, egal wie heiß die cpu wird. es gibt quasi keinen wärmerückstau.
und bevor jemand sagt, im vakuum kanns keine raumtemperatur geben: wärmestrahlung geht in alle richtungen von jedem körper aus durch das vakuum und wird von dem körper, der von der strahlung getroffen wird in wärme umgewandelt. in unserem fall also trifft die wärmestrahlung der vakuumglocke auf die cpu.
oh, da sind ja schon einige posts gekommen... sollte mal öfter aktuallisieren wenn ich wärend des schreibens unterbrochen werde^^
edit: so jetzt hab ichs gelesen.^^ ok also haben wir erstmal das generelle problem, dass wir nicht wissen, wie stark silizium energie abstrahlt, korrekt? wenn silizium also stark energie abstrahlt, wäre theoretisch das vakuum bis zu einer gewissen raumtemperatur eine gute kühlmethode, wenn es ähnlich schlecht wie kupfer oder silber abstrahlt, wäre die abstrahlung zu schwach und es käme zum wärmestau und hitzetod. richtig soweit?
Lässt sich ja ziemlich leicht grob berechnen:Gesetz von Stefan und Boltzmann:
emittierte Leistung: P=epsilon*sigma*A*T^4
epsilon = ~0,05 ..... Emissionsgrad von Aluminium (Heatspreader)
sigma = 5,67*10^(-8 ) (Watt/(m²K^4).... Stefan-Boltzmann-Konstante
A = 0,001 m² ..... Fläche vom Heatspreader
T = 343K (70°C) Temperatur des Strahlers
Macht 0,039 Watt (wenn ich mich jetzt in der Schnelle nicht vertippt habe) und somit liegt es weit unter den notwendigen >100Watt der CPU.
Der Emissionsgrad von Aluminium lässt sich angeblich deutlich steigern. Habe häufig 0,2 oder auch Werte bis zu 0,9 gefunden. Dann wären es aber auch nur 0,7 Watt.
Davon abgesehen habe ich kein Wort verstanden^^
quintessenz der boltzmanngleichung:
die wärmeabstrahlung einer guten aluminiumcpu im temperaturbereich bis 100°C reicht nicht mal aus um ulv-prozessoren bzw. leistungsstärkere handys mit buntem display zu speißen, wenn man die energie verlustfrei umwandeln könnte
Nach ein wenig rumspielen (In Excel die Werte variieren ) habe ich die Fromel jetzt auch verstanden.
Ich möchte noch hinzufügen, da die Temperatur des Strahlers mit hoch 4 eingeht sind die anderen Variablen ziemlich egal. Die CPU müsste >1000 Kelvin aushalten. Und auch bei 45 Watt werden es nicht weniger.
je zeit und fläche`?
sry, aber das übersteigt doch meine (sehr begrenzten) physik-kenntnisse. ^^
aber in welcher relation stehen die von dir errechneten 0,039 watt zur tdp einer cpu? betrifft das die gleiche zeit und die gleiche masse oder muss das erst in relation gebracht werden?
von welcher umgebungstemperatur bist du ausgegangen? dürfte in nem 20 °C warmen raum wohl anders als im eingangs erwähnten weltall ausfallen oder?
@poloniumium: ich glaube, das war von Izibaar andersrum gemeint: wenn die cpu in der zeit, in der sie 45 watt wärmeleistung erzeugt, nur etwa 0,039 watt wärme abstrahlt, muss die cpu 1000 °Kelvin aushalten, um keinen schaden zu nehmen.
@0,039 Watt:
Bei der Formel wird die Fläche berücksichtigt: A = 0,001 m². Hinter der Einheit Watt verbirgt sich die Zeiteinheit Sekunde, denn 1W = 1J / 1s. Und wenn ich das englische Wiki richtig verstehe kann man das mit dem elektrischen Watt 1 zu 1 gleich setzen.
Und diese Wärmestrahlung ist unabhängig von der Raumtemperatur oder anderen Dingen. Allerdings trifft auch gleichzeitig Wärmestrahlung auf die CPU selbst, z.B. von der Sonne. Aber wir bauen unsere CPU hinter die Erde, so dass sie immer im Schatten ist ;D
@was ich meinte:
In der Formel geht die Temperatur mit hoch 4 ein. Das bedeutet, wenn sich die Temp. der CPU verdoppelt, dann versechzenfacht (x16) sich die Wärmestrahlung Stefan-Boltzmann-Gesetz ? Wikipedia. Folglich sammelt sich die Wärme nicht unendlich an, sondern irgendwann wird so viel abgestrahlt wie erzeugt wird. Und um die genannten 45 Watt abzustrahlen muss man warten bis die CPU ~1000 Kelvin erreicht hat. Bei 100 Watt müsste man auf 1180 K warten.
Die CPU wandelt unter Volllast über 100 Watt (Watt ist schon "je Zeit", da es Joule pro Sekunde sind) elektrische Leistung in Wäre um. Diese muss abgeführt werden.
Ich habe meine Rechnung auf die Fläche eines Heatspreaders am CPU bezogen (~10cm² = 0,001 m²).
Um die Temperatur des CPU konstant zu halten, muss genauso viel Wärme abgestrahlt werden wie der CPU "produziert". Je höher die Temperatur des CPU ist, desto größer ist die abgestrahlte Wärme (die mehr oder wenig einzig mögliche im Weltall).
Jetzt gab es 2 verschiedene Herangehensweisen:
Ich habe ausgerechnet wie viel Wärme der CPU abstrahlt, wenn er an der maximal zulässigen Temperatur betrieben wird (70°C). Das sind ~0,039 Watt, d.h. der CPU würde die 100-0,039 Watt "nutzen" um sich selbst aufzuwärmen.
Dies geschieht so lange, bis die abgestrahlte Wärme gleich der "erzeugten" Wärme ist und da sind wird schon bei der zweiten Herangehensweise: Wie warm müsste der CPU sein, damit das System im Gleichgewicht ist und das sind wohl ~1000K (habe ich jetzt nicht nachgerechnet)
PS: Bin jetzt nicht gerade der beste Erklärer, ich hoffe du verstehst es nun besser.
AW: AMD Phenom II X6 auf fast 7 GHz übertaktet 
.
). Das ist ein theoretischer Körper der Strahlung (abhängig von der Temperatur) optimal abgibt.
Linear-Darstellung
