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Laßt uns den Klimabetrug auf die Hörner nehmen.
CO₂ kann aufgrund der Thermodynamik-Gesetze die Erde nicht zusätzlich erwärmen. Erdgeschichtlich haben die Pflanzen z. Z. zu wenig CO₂. CO₂ ist absolut lebensnotwendig.
Physik
Es gibt eindeutige thermodynamische Gesetze und zugehörige Formeln, die genau definieren, wie Erwärmung funktioniert.
Temperatur-Erhöhung
Wie kann die Temperatur eines Objektes erhöht werden? Das zeigt diese Formel: \[\Delta U\ =\ m\cdot c_{p}\cdot \Delta T\]
| \(\Delta U\) | Veränderung der inneren thermischen Energie des Objektes |
| \(m\) | Masse des Objektes |
| \(c_{p}\) | Thermische Kapazität des Objektes |
| \(\Delta T\) | Veränderung der Temperatur des Objektes |
An der Formel kann man ablesen:
- Die Veränderung der inneren thermischen Energie eines Objektes ist direkt proportional zu seiner Temperaturänderung.
- Um die Temperatur eines Objektes zu erhöhen, muß seine innere thermische Energie erhöht werden.
Wie kann nun die innere thermische Energie eines Objektes erhöht werden? Das sieht man an der mathematischen Formel des ersten Gesetzes der Thermodynamik: \[\Delta U=Q+W\]
| \(\Delta U\) | Veränderung der inneren thermischen Energie des Objektes |
| \(Q\) | Wärme, die dem Objekt von außen zugeführt wird |
| \(W\) | Arbeit, die von außen auf dem Objekt geleistet wird |
Die innere thermische Energie eines Objektes kann also durch zwei physikalische Vorgänge erhöht werden: Wärme und/oder Arbeit. (Wenn \(W\) die Arbeit ist, die vom Objekt selbst an seiner Umgebung geleistet wird, hat \(W\) ein negatives Vorzeichen.)
Da im Falle von Strahlung keine Arbeit \(W\) geleistet wird, bleibt nur die Wärme \(Q\), um die Temperatur zu erhöhen.
Wie kann nun per Strahlung Wärme erzeugt werden? Wärme durch thermische Strahlung zwischen zwei parallelen Platten ist wie folgt definiert: \[Q=\sigma(T_{h}^4-T_{c}^4)\]
Man kann eine auffällige Ähnlichkeit zur Formel für die Wärmeleitung erkennen: \[Q=k(T_{h}-T_{c})\]
In beiden Fällen, bei Strahlung und Leitung, hängt die Menge der Wärme von der Temperaturdifferenz ab.
| \(Q\) | Wärme |
| \(\sigma\) | Stefan-Boltzmann-Konstante |
| \(k\) | Wärmeleitfähigkeit des Materials |
| \(T_{h}\) | Temperatur des wärmeren Objektes |
| \(T_{c}\) | Temperatur des kälteren Objektes |
An der Gleichung sieht man: Nicht jede Energie ist Wärme. Wärme ist die Differenz der Energien: \(Q=\sigma T_{h}^4-\sigma T_{c}^4\). Wärme kommt von selbst nur von einem wärmeren zu einem kälteren Objekt. Die Menge an Wärme ist proportional zur Differenz der Temperaturen zwischen einem wärmeren und einem kälteren Objekt.
An den drei Gleichungen sieht man: Um die Temperatur eines Objektes durch Strahlung zu erhöhen, muß es Strahlung von einem Objekt empfangen, das eine höhere Temperatur hat als seine eigene.
Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik
Was ich oben mit Hilfe physikalischer Formeln gezeigt habe, kann man auch leicht und direkt am zweiten Hauptsatz der Thermodynamik ablesen, der zuerst vom deutschen Physiker Robert Clausius (1822-1888) formuliert wurde. In seinem Buch "Die Mechanische Wärmetheorie" schreibt er auf S. 81 in Abschnitt III, Zweiter Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie "§5. Ein neuer Grundsatz in Bezug auf die Wärme.":
«Die Wärme kann nicht von selbst aus einem kälteren in einen wärmeren Körper übergehen.»
Für dieses Gesetz gibt es noch andere äquivalente Formulierungen, die physikalisch gleichwertig sind. Zum Beispiel:
«In einem abgeschlossenen, sich selbst überlassenen System kann sich die Entropie niemals verkleinern. Sie kann nur konstant bleiben oder zunehmen: \(\Delta S \geq 0\)»
Die Gleichung für die Änderung der Entropie lautet: \(\Delta S = \frac{Q}T\)
| \(\Delta S\) | Änderung der Entropie |
| \(Q\) | Wärme, die übertragen wird |
| \(T\) | Temperatur, bei der der Prozeß stattfindet |
Auch an der Entropie-Formulierung kann man daher erkennen, daß die Wärme spontan nur von einem Objekt höherer Temperatur zu einem Objekt niedrigerer Temperatur übergehen kann, denn die Entropie nimmt bei Wärmeübertragung von warm nach kalt zu, weil das heiße Objekt dabei weniger Entropie verliert als das kalte Objekt an Entropie gewinnt, weil die Temperatur im Nenner steht. Oder andersherum ausgedrückt: Wenn die Wärme von selbst vom kalten zum heißen Objekt fließen würde, dann würde die gesamte Entropie im System abnehmen, was nicht möglich ist.
Fazit
Man kann oben sehen, daß durch die Formeln der Physik und durch zwei unterschiedliche Formulierungen des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik klar ist: Wärme geht von sich aus nur von einem heißen Objekt zu einem kalten Objekt.
Wissenschaftsbetrug
Der Wissenschaftsbetrug beim fiktiven CO₂-Treibhauseffekt besteht u. a. darin, daß dort etwas Kälteres (das CO₂ und andere sog. "Treibhaus-Gase" in der Atmosphäre) etwas Wärmeres (den Erdboden) durch Strahlung zusätzlich erwärmen können soll (ohne daß äußere Arbeit geleistet wird):
[…] thermal radiation emitted by the land and ocean is absorbed by the atmosphere […] and reradiated back to Earth. This is called the greenhouse effect. […] the Earth’s greenhouse effect warms the surface of the planet.
Der Fehler besteht darin, Strahlungsenergie und Wärme durcheinander zu bringen. Strahlungsenergie wirkt nur dann als Wärme, wenn sie von einem wärmeren Objekt kommt.
Temperaturen der Planeten
Wie kommt es nun zu unterschiedlichen Temperaturen auf den Planeten in unserem Sonnensystem?
Allein die Entfernung zur Sonne und der atmosphärische Druck erklären auf jedem Planeten seine Oberflächen-Temperatur. Die Zusammensetzung seiner Atmosphäre spielt für die Temperatur praktisch keine Rolle.
Mißt man die Temperatur einer Planeten-Atmosphäre in einer Höhe, in der ihr atmosphärischer Druck dem der Erde auf Meereshöhe entspricht, dann erklärt sich der Unterschied zur Temperatur auf der Erde allein durch die Entfernung zur Sonne, da die Strahlungsstärke quadratisch zur Entfernung sinkt.
Darum vergleicht man die Temperaturen (insbesondere von Gasplaneten) in einer Höhe, in der ihr atmosphärischer Druck dem der Erde auf Meereshöhe entspricht.
Beispiel Venus
Die Atmosphäre der Venus ist erheblich dicker/höher als die der Erde. Darum ist ihr Gewicht und der Druck auf der Oberfläche der Venus 90x größer als auf der Erde. Die hohe Oberflächen-Temperatur von im Schnitt 464ºC liegt an der größeren Nähe zur Sonne und am 90x höherem atmosphärischen Druck im Vergleich zur Erde.
Die Venus wird von Protagonisten des fiktiven CO₂-Treibhauseffektes gerne als abschreckendes Beispiel mißbraucht, weil sie eine heiße Oberfläche und eine Atmosphäre mit 96,5% CO₂ hat. Die Definition des fiktiven CO₂-Treibhauseffektes setzt jedoch eine transparente Atmosphäre voraus, die das sichtbare Sonnenlicht auf die Oberfläche des Planten gelangen läßt. Die Venus-Atmosphäre ist jedoch völlig undurchsichtig. Deshalb kann die Venus-Temperatur, selbst wenn man an diesen fiktiven Effekt glauben würde, nicht durch ihn erklärt werden.
Beispiel Mars
Warum ist es auf dem Mars mit im Schnitt -63ºC so bitter kalt?
Er hat doch:
- eine Atmosphäre mit 95,1% CO₂ ähnlich wie die heiße Venus
- 40x mehr CO₂ über jedem qm Oberfläche als die Erde
Der Mars ist im Vergleich zur Erde so kalt, weil:
- er weiter entfernt von der Sonne ist
- sein atmosphärischer Druck geringer ist
Die Atmosphäre des Mars ist im Vergleich zur Erde sehr dünn / hat eine geringe Höhe. Dadurch übt sie viel weniger Druck auf die Oberfläche aus.
Interessante Quellen
Hier ist eine Liste mit interessanten Quellen zum Thema CO₂-Klimabetrug: