Farben des Glühens

Haben Sie schon einmal einem Schmied bei der Arbeit zugesehen? Dann wissen Sie, dass das Eisen irgendwann sichtbar zu glühen beginnt. Diese thermische Strahlung wird als Glühfarben bezeichnet. Die Wärme erzeugt Farben. Das Planck’sche Strahlungsgesetz sagt uns: Je höher die Temperatur des Eisens ist, desto kürzer ist die Wellenlänge der ausgesandten thermischen Strahlung. Umgekehrt liefert uns die Farbe eine für die Praxis wichtige Information über die Glühtemperatur.

Eisen glüht gelb-rot, Gas brennt mit blauer Flamme, Kerzen mit gelben. Es hat lange gedauert, bis diese Phänomene verstanden und erklärt wurden. Erst vor etwa einhundert Jahren hat der deutsche Physiker Max Planck das Strahlungsgesetz formuliert. Es beschreibt die spektrale Verteilung der von einem sogenannten schwarzen Körper abgestrahlten Energie. Und es begründete die Quantenphysik.
Ob Metall, Holz, Kunststoff oder Keramik: Jedes Material sendet elektromagnetische thermische Strahlung aus, wenn seine Temperatur oberhalb des absoluten Nullpunkts bei minus 273,15°C liegt. Das folgt aus den Grundlagen des Wärmebegriffs: Wärme bedeutet, dass die Atome oder Moleküle, aus denen ein Material besteht, in Bewegung sind. Und mit den Atomen oder Molekülen sind auch Ladungsträger in Bewegung, was zur Folge hat, dass elektromagnetische Strahlung frei wird.
Aus den von Planck hergeleiteten Gesetzen folgt übrigens auch, dass manchmal eine als warm bezeichnete Farbe, wie beispielsweise Rot, eigentlich einer niedrigeren Temperatur entspricht als eine Farbe, die kalt genannt wird.
Die Verschiebung der Wellenlänge hin zu immer kürzeren Längen setzt sich mit dem Anstieg der Temperatur fort. So wandert das Maximum von rot zu gelb und schließlich zu blau. Daher leuchtet die Flamme eines bis zu 1.500°C heißen Bunsenbrenners je nach Einstellung der Luftzufuhr zunächst gelb und bei höheren Temperaturen blau und violett.
Auch beim Glühen von Metallen können wir die Veränderung der Farben beobachten, was mithilfe einer Reihe bunter Bilder mit entsprechenden Temperaturen dargestellt wird. Das Glühen ist eine oft angewandte Wärmebehandlung, insbesondere bei Stählen. Die Glühfarben von Stahl sind sehr bekannt und dienen zur Abschätzung der Prozesstemperatur.
In der Praxis können wir oft auch von Anlassfarben hören. Diese haben jedoch eine andere physikalische Ursache als die Glühfarben. Unter unserem Link Glüh- und Anlassfarben können Sie sich über Ursachen und Unterschiede bei den beiden Erscheinungen informieren. <<