Oberflächentemperatur

Oberflächentemperatur bezeichnet die Temperatur der äußersten Schicht eines Körpers, Objekts oder Materials. Sie gibt an, wie heiß die Oberfläche im Vergleich zum Inneren ist, und ist ein wichtiger Parameter für Wärmetransport, Oberflächenreaktionen und das mechanische Verhalten von Materialien. Die Oberflächentemperatur kann von der Temperatur im Inneren abweichen, insbesondere bei dünnen Schichten, hohen Wärmeströmen oder starker Strahlungseinwirkung. Sie wird üblicherweise in Grad Celsius oder Kelvin angegeben.

Messungen der Oberflächentemperatur erfolgen teils im Kontakt, teils berührungslos. Kontaktmessungen verwenden Thermoelemente, Widerstandsthermometer oder Thermistoren, die direkt an oder in der Oberfläche befestigt werden. Berührungslos erfassen Verfahren wie Infrarot-Thermografie oder Pyrometrie die Oberflächentemperatur ohne physischen Kontakt. Bei allen Methoden spielen Emissivität der Oberfläche, Oberflächenrauheit, Blickwinkel und Umgebungsbedingungen eine Rolle; eine geeignete Kalibrierung ist erforderlich.

Physikalisch entsteht die Oberflächentemperatur durch das energetische Gleichgewicht der Oberfläche: Absorbierte Strahlung und Wärmezufuhr erhöhen die Temperatur, während Emission von Wärmestrahlung und konvektiver Wärmetransport sie wieder abführen. In der Praxis ist sie stark abhängig von der Emissivität der Oberfläche und vom Strahlungseinfluss der Umgebung. Bei vielen Anwendungen lässt sich die Temperatur näherungsweise über das Stefan-Boltzmann-Gesetz abschätzen, insbesondere bei glatten Oberflächen im Vakuum oder in der Raumumgebung.

Anwendungsgebiete reichen von der Meteorologie und Erdbeobachtung bis zur Materialwissenschaft. Die Oberflächentemperatur der Erdoberfläche ist wichtig für Bodenfeuchte, Vegetation und Klimaanalyse. In der Technik beeinflusst sie Oberflächenprozesse wie Schmieden oder Halbleiterfertigung. In der Astronomie bezieht sich der Begriff oft auf die Temperatur der Photosphäre von Himmelskörpern; die Sonne hat etwa 5800 Kelvin, die Erde im Mittel rund 288 Kelvin.