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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Keramikwiderstand - Temperatur berechnen


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von Mike (Gast)


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Hallo Zusammen,

ich möchte drei in Reihe geschaltete Keramikkondensatoren nutzen, um 
eine Teleskop-Fangspiegelheizung zu betreiben. Ich habe folgende Modelle 
zur Hand: CB5JB50R0 von digikey.com

Welche Spannung und welchen Strom muss ich anlegen, um z.B. 25°C damit 
zu erreichen? Eventuell kann mir jemand da helfen.

: Verschoben durch Moderator
von MaWin (Gast)


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Mike schrieb:
> Eventuell kann mir jemand da helfen.

Warum dämmt man Häuser ?

Damit man es mit weniger Heizleistung warm bekommt.

Auch du solltest also seit dem Kleinkindalter wissen, dass es nicht auf 
die Heizleistung, sondern den Wärmewiderstand zur Umgebung ankommt.

Und der ist unbekannt.

Hat's geholfen ?

von kenny (Gast)


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Mike schrieb:
> CB5JB50R0

Moment das sind keine Kondensatoren sondern 50Ohm 5W Widerstände.

von Mike (Gast)


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Der Spiegel soll im Winter nicht beschlagen oder vereisen. Üblicherweise 
sollte die Temperatur der Widerstände in etwa 20-30°C betragen. Eine 
konstruktive Antwort wäre hilfreich. Belehrungsbeiträge brauche ich 
nicht und sind an dieser Stelle auch nicht wirklich hilfreich.

von HildeK (Gast)


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Mike schrieb:
> ich möchte drei in Reihe geschaltete Keramikkondensatoren nutzen, um
> eine Teleskop-Fangspiegelheizung zu betreiben. Ich habe folgende Modelle
> zur Hand: CB5JB50R0 von digikey.com

Glücklicherweise sind die CB5JB50R0 keine Keramikkondensatoren, sondern 
50Ω/5W-Widerstände. Mit Kondensatoren geht da nämlich überhaupt nichts!

Mike schrieb:
> Welche Spannung und welchen Strom muss ich anlegen,
Bei den Werten der Bauelemente darfst du an die drei in Reihe liegenden 
Widerstände max. 45V anlegen. Dann sind in etwa die 5W pro Widerstand 
erreicht, mehr vertragen sie nicht. Nur für <5s darfst du auch das 
doppelte anlegen.

Den Rest dazu hat dir MaWin schon erklärt.

von Ralf X. (ralf0815)


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Mike schrieb:
> Welche Spannung und welchen Strom muss ich anlegen, um z.B. 25°C damit
> zu erreichen? Eventuell kann mir jemand da helfen.

Bei 25°C Umgebungstemperatur kannst Du Spannung und Strom weglassen.

von HildeK (Gast)


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Nachtrag: nach dem Strom hattest du auch gefragt.
Der stellt sich selber ein, an 45V wären es dann 0.3A.

Alternativ kannst du auch die drei Widerstände parallel schalten. Dann 
brauchst du nur 15V, dafür aber 0.9A.
Die 45V oder die 15V sind die Maximalwert, wie ich oben schon sagte.

In wie weit das einen total unbekannten Gegenstand auf eine bestimmte 
Temperatur bringt, kann dir niemand sagen.
Oder weiß nur ich nicht, was ein Teleskop-Fangspiegel ist, wie groß der 
ist, aus welchem Material der besteht und in welcher Umgebung der 
betrieben wird?

Du kannst das also nur ausprobieren.

von Dietrich L. (dietrichl)


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Mike schrieb:
> Belehrungsbeiträge brauche ich
> nicht und sind an dieser Stelle auch nicht wirklich hilfreich.

Offensichtlich schon, denn ...

MaWin schrieb:
> dass es nicht auf
> die Heizleistung, sondern den Wärmewiderstand zur Umgebung ankommt.

... ist wesentlich für die Berechnung der notwendigen Heizleistung. Und 
dieser Wärmenwiderstand deines zu beheizenden Objekt ist uns nicht 
bekannt.

von Dieter W. (dds5)


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Die Frage ist ungefähr so sinnvoll wie "wieviel Leistung brauche ich, um 
200km/h fahren zu können"?

Bei einem Motorrad wird das weniger sein als z.B. bei einem Zug.

von Mike (Gast)


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Es sollte Keramikwiderstand heißen und nicht Keramikkondensator ;)

Ich möchte nicht den SPiegel auf 25°C sondern wollte einfach nur eine 
Richtung wissen, wie ich berechnen kann, welche Spannung ich anlegen 
muss, um die Widerstände selbst auf ewtwa 25-30°C zu bringen.

von Mike (Gast)


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Wenn ich I=U/R rechne, dann ergibt sich bei einer Spannungsversorgung 
von 12V und 500 Ohm ein Strom von 0,24A. Wenn ich also 12V*0,24A rechne, 
erhalte ich 2,88Watt.Das wäre die Leistung, die ich in dem Fall 
geliefert bekommen würde. Dann musste ich nur messen, welche Temperatur 
dabei herauskommt.

von HildeK (Gast)


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Mike schrieb:
> sondern wollte einfach nur eine
> Richtung wissen, wie ich berechnen kann, welche Spannung ich anlegen
> muss, um die Widerstände selbst auf ewtwa 25-30°C zu bringen.

Man sagte es doch schon: du hast maximal 15W an Heizleistung zur 
Verfügung. Wenn du das in einer gut isolierten Box betreibst, dann wird 
das fast beliebig warm - bis der Widerstand kaputt geht.
Betreibst du das aber auf z.B. einem Blechdach, dann passiert praktisch 
gar nichts. Die erzeugte Wärme geht auf Grund des fast perfekten 
Kühlkörpers in die Umgebung und erwärmt das Dach nur um Bruchteile von 
Grad.
Es hängt einfach davon ab, wie die erzeugte Wärme in die Umgebung 
abtransportiert wird.
Nochmal: probiere es doch einfach aus!

Darauf antwortest du ja nicht auf diese und ähnliche Bemerkungen:
HildeK schrieb:
> Oder weiß nur ich nicht, was ein Teleskop-Fangspiegel ist, wie groß der
> ist, aus welchem Material der besteht und in welcher Umgebung der
> betrieben wird?

So ist nicht mal eine ganz grobe Einschätzung möglich.

von Achim S. (Gast)


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Mike schrieb:
> Das wäre die Leistung, die ich in dem Fall
> geliefert bekommen würde. Dann musste ich nur messen, welche Temperatur
> dabei herauskommt.

Und das hängt nun mal zu 100% davon ab, wie effizient die Wärme von den 
Widerständen abgeführt wird. Darauf wollten die die ganzen Antworten 
hinweisen.

Dein Widerstand alleine hat ganz grob einen Wärmewiderstand von 
200K/5W (abgeschätzt aus seiner Power Derating Curve). Mit 2,88W käme 
das Innere deines Widerstands (der eigentliche Heizleiter) also auf ca. 
100K gegenüber seiner Umgebung. Die Oberfläche des Widerstands wäre aber 
schon kühler. Und der Wert sagt leider so ziemlich gar nichts darüber 
aus, auf welche Temperatur du dein Teleskop damit heizen kannst. Das 
wird vom "Wärmewiderstands" deines Teleskops festgelegt.

Mike schrieb:
> Wenn ich I=U/R rechne, dann ergibt sich bei einer Spannungsversorgung
> von 12V und 500 Ohm ein Strom von 0,24A

50Ohm, nicht 500Ohm.

von HildeK (Gast)


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Mike schrieb:
> Wenn ich I=U/R rechne, dann ergibt sich bei einer Spannungsversorgung
> von 12V und 500 Ohm ein Strom von 0,24A. Wenn ich also 12V*0,24A rechne,
> erhalte ich 2,88Watt.Das wäre die Leistung, die ich in dem Fall
> geliefert bekommen würde. Dann musste ich nur messen, welche Temperatur
> dabei herauskommt.

Ja, das ist fast richtig (außer: es sind 50Ω Widerstände, aber wohl 
Typo).
Fast deshalb: oben redest du von drei Rs in Reihe, gerechnet hast du mit 
einem an 12V.
Drei 50Ω Widerstände in Reihe an 12V sind insgesamt 0.96W, es fließen 
0.08A.
Drei 50Ω Widerstände parallel liefern 3*2.88W=8.6W, es fließen 
3*0.24A=0.72A.

Aber dann hast du die Temperatur des Widerstands, der soll ja irgendwas 
uns unbekanntes erwärmen. Und dieses Unbekannte führt Wärme ab; der 
Widerstand wird also dann nicht mehr so warm.

von Hennes (Gast)


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Hallo

Es ist doch erkennbar das der TO so gut wie kein Wissen im Bereich der 
E-Technik hat.
Also sollte man als Mensch der Umgangsformen erlernt hat und nur 
minimalen Respekt gegenüber seinen Mitmenschen hat erst mal erklären das 
es sich nicht um Kondensatoren (eventuell auch nur ein  Freud'scher 
Versprecher  da es ja um die Kondensation auf den Fangspiegel bzw. im 
Teleskop geht) sondern um Widerstände handelt.

Und erklärt man das man zu einer (in der Praxis wirklich kaum möglichen 
Berechnung) halt verschiedene Größen benötigt, die der TO halt mitteilen 
muss.

Mit Hilfe diese Werte können dann eventuell Abschätzungen durch 
Erfahrungen in ähnlichen Gebieten erfolgen (Tau- und Kondensation soll 
ja an vielen Stellen verhindert werden).

An den TO selbst:

So etwas ist in der Praxis, mit all den Störgrößen letztendlich nicht zu 
berechnen - vor allem wenn man so enge Vorgaben setzt (obwohl du hast 
z.B. geschrieben - was ein Beispiel ist will aber so mancher nicht 
verstehen...).

Lass dir aber sagen 5W Wärmeleistung auf kleiner Fläche ist schon jede 
Menge.

Zur Information an die Leute mit "hilfreichen" Kommentaren:
 https://de.wikipedia.org/wiki/Spiegelteleskop
https://www.teleskop-express.de/shop/index.php/cat/c91_Selbstbau-----Optiken---Spiegel--Linsen-.html

Da anzunehmen ist das der TO kein Teleskop mit Spiegel in Metergröße 
nutzt  sollten die Links schon erst Informationen für die 
"Superschlauen" MaWins bieten.

TO mein Empfehlung:
Stell deine Frage in einen Astroforum - da haben wohl 90% keine tiefere 
Ahnung von E-Technik aber 99,X % wissen wie man sich benimmt und haben 
vernünftige Umgangsformen so das du dort letztendlich mehrere hilfreiche 
Antworten erhalten wirst.
Hier haben 80% und mehr tief gehende Ahnung von E-Technik, aber viele 
keinen blassen Schimmer über vernünftigen Sozialen Umgang und wie man 
nach weiteren Informationen freundlich(!) und den zu vermutenden 
Background des Fragenden entsprechend Rückfragen stellt...

Hennes

von Peter D. (peda)


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von Wolfgang (Gast)


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Mike schrieb:
> Üblicherweise sollte die Temperatur der Widerstände in etwa
> 20-30°C betragen.

Das ist der falsche Ansatz. Ohne Heizung kühlt der Fangspiegel durch 
Strahlung unter die Umgebungstemperatur ab. Das ist erstmal nicht 
schlimm, solange seine Oberflächentemperatur über dem Taupunkt liegt.
Und genau das ist das Kriterium für die Heizung - nicht die absolute 
Temperatur des Heizelements.

von Rainer V. (a_zip)


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Wenn ich mich vage an diverse Fragen der "Teleskop-Freunde" erinnere, 
dann gibt es in diesem Bereich alles professionell und käuflich. Selbst 
gebaut wird aus unterschiedlichsten Gründen - wie überall sonst auch. 
Was ich sagen will, ist, dass es sicher auch Spiegelheizungen geben 
wird, die man als Ausgangspunkt für eine Eigenkonstruktion nehmen kann. 
Vielleicht sollte der TO erst einmal in diese Richtung denken...
Gruß Rainer

von Irgendwer (Gast)


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Peter D. schrieb:
> Ich würde mal sagen, ein Fangspiegel 170mm braucht mehr Leistung, als
> einer mit 35mm.
Ich könnte mir auch gut vorstellen das solche Teile recht empfindlich 
darauf sind, wenn man die nur Punktuell erhitzt und nicht gleichmäßig.
Erstmal Gedanken machen wie man die Wäre der drei Wiederstände 
gleichmäßig über Fläche verteilt bekommt und kann man mal anfangen sich 
Gedanken über die Wärmeabstrahlung, die Raumtemperatur, die 
Solltemperatur usw. machen. Irgendwann kommt man dann auch zu der 
Heizleistung die man benötigt

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Als Elektroniker ist man mit dem Thema vor allem für Kühlkörper befasst. 
Dort gibt es Angaben zur Kühlwirkung:
https://www.fischerelektronik.de/fileadmin/fischertemplates/download/Katalog/kuehlkoerper.pdf
PDF-Seiten 25-26 erläutern ein paar Formeln. Die Kühlkörperdaten werden 
in Kelvin pro Watt angegeben.

Wir haben einen Widerstand, der 5 Watt auf seine Anschraubfläche abgibt, 
und dort z.B: +20°C hat. Der Kühlkörper verteilt diese 5 Watt 
gleichmäßig auf seine Oberfläche. Wenn die Null Grad beträgt, dann hat 
der Kühlkörper 20 Kelvin/5 Watt = 4K/W

: Bearbeitet durch User
von GHz N. (ghz-nerd)


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Mike schrieb:
> Ich möchte nicht den SPiegel auf 25°C sondern wollte einfach nur eine
> Richtung wissen, wie ich berechnen kann, welche Spannung ich anlegen
> muss, um die Widerstände selbst auf ewtwa 25-30°C zu bringen.

Also: falls es noch nicht klar sein sollte:
Dies kann unmöglich pauschal beantwortet werden, denn die Antwort ist 
kein fixer Wert (wie bereits gesagt, wenn die Umgebung bereits 25-30°C)!

Die benötigte Heizleistung hängt ab von:

1) Temperaturunterschied zwischen Umgebung und Solltemperatur des 
"Spiegels"
2) Thermischer Widerstand (in °C/Watt) zwischen "Spiegel" und Umgebung 
(diesen kann man nur empirisch ermitteln).

Daraus lässt sich direkt berechnen, wieviel Watt (in deinem Fall 
anzulegende U^2/R oder R*I^2) nötig sind, um den Spiegel  um X Grad 
gegenüber der Umgebung wärmer zu halten...

Falls du keine Regelung bauen möchtest, bleibt nur das Anschliessen an 
ein einstellbares Labornetzteil und von Hand nachregeln, wenn es zu warm 
oder zu kalt wird...

von zott (Gast)


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Also, die Temperatur ist eigentlich egal, die Spiegel sollen nicht 
beschlagen. Probier's einfach aus. Mit einem Laborpowersupply wird das 
schon gehen. Die Heizleistung sollte minimal sein, sonst erzugst du 
Turbulenzen.
Ich wuerd allerding andere Widerstaende nehmen. Sie sollten guten 
Kontakt zum Spiegel machen. Man kann keramiwiderstaende mit einem Epoxy 
auf die Ruckseite kleben und lockale Warmstellen erzeugen, welche dann 
das Bild verzerren. Ich wuerd eher ein Metallbleck mit einem Fett am 
Spiegel kontaktieren. Auch hier nicht kleben wegen den Verspannungen. 
Auf ein Blech passt am Besten ein Aluwiderstand mit Schraubflansch, ab 
2W.

von Carlo (Gast)


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Polyimid Heizfolie ?!

von Joachim B. (jar)


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zott schrieb:
> Auf ein Blech passt am Besten ein Aluwiderstand mit Schraubflansch, ab
> 2W.
ab 5W?
Blech und Leistungswiderstand vhishey dale o.ä. R und P passend wählen
https://www.reichelt.de/drahtwiderstand-axial-5-w-100-ohm-1--5w-metall-100-p110704.html

gibts auch bei Conrad, Völkner und andere

von MosFeratu (Gast)


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Heizbare Heckscheibe zum selber kleben?

von Wolfgang (Gast)


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GHz N. schrieb:
> 1) Temperaturunterschied zwischen Umgebung und Solltemperatur des
> "Spiegels"

Was verstehst du unter "Umgebungstemperatur" und was hat die mit dem 
Spiegel zu tun?
Bei klarem Himmel - und genau da wird man das Teleskop wohl am ehesten 
benutzen, kühlen Glasscheiben wegen der FIR-Abstrahlung in den Weltraum 
und der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Glases aus. Ziel ist es, die 
Solltemperatur des Spiegels über dem Taupunkt zu halten.
Und dafür muss man am besten die rel. Luftfeuchte an der 
Spiegeloberfläche kennen. Taupunkthygrometer regeln beispielsweise die 
Luftfeucht auf 100%, indem sie die Spiegeltemperatur steuern. Den 
Fangspiegel würde man entsprechend auf eine niedrigere rH regeln.

von Stephan S. (uxdx)


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Problematisch ist auch noch, die Wärme der Widerstände auf den Spiegel 
zu übertragen, ist denn die Rückseite des Spiegels plan, dann wäre 
Wärmeleitpaste angebracht oder ist sie konkav/konvex, dann hast Du 
schlechtere Karten.

Warum hast Du ausgerechnet diese Widerstände gekauft und nicht welche 
z.B. von Vitrohm, wie kommst Du auf 50 Ohm, 5 Watt und warum 3 Stück? 
Wie gross ist denn der Spiegel?

von re (Gast)


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GHz N. schrieb:
> Mike schrieb:
>> Ich möchte nicht den SPiegel auf 25°C sondern wollte einfach nur eine
>> Richtung wissen, wie ich berechnen kann, welche Spannung ich anlegen
>> muss, um die Widerstände selbst auf ewtwa 25-30°C zu bringen.

P=U^2/R wurde ja schon genannt. Bleibt die Frage, wieviel Leistung man 
denn größenordnungsmäßig braucht.

Nehmen also an, die Widerstände seien sinnvollerweise thermisch ziemlich 
gut an den Spiegel gekoppelt. Dann hängt es praktisch nur vom Spiegel 
und seiner Aufhängung ab und nicht mehr vom Bauteil selbst.


>> einfach nur eine Richtung wissen, wie ich berechnen kann,[...]

Eine Richtung wäre die Abschätzung über Boltzmann:
[https://de.wikipedia.org/wiki/Stefan-Boltzmann-Gesetz]

P = A * T^4 * \sigma.

Gilt gleichermaßen für abgestrahlte Leistung (T ist dann die Temperatur 
des Spiegels, vielleicht 273K oder so) und ebenso für die eingestrahlte 
Leistung (T ist dann die "Umgebungstemperatur" - bei perfekter Isolation 
zur Umgebung und Fokussierung auf schwarzen Nachthimmel wäre das im 
Extremfall nur 3K, die Wahrheit liegt irgendwo dazwischen.)

Bei angenommenen 100cm^2 Spiegelfläche braucht man im Extremfall also 
höchstens um die 3-5W (bei Dir: 140-200mA), um die Abstrahlungsverluste 
auszugleichen. Bei weniger perfekter Isolation entsprechend weniger.



Um die Temperatur um 1K zu erhöhen kann man nun Störungsrechnung 
bemühen:

P \approx  A  4  T^3 * {\Delta T} * \sigma

(Da sind wir dann auch wieder beim Konzept der Wärmewiderstände - 
Konvektion würde ich bei diesem Einsatzgebiet mal als hinreichend 
unterdrückt annehmen.)

Dann braucht man dann für diese Fläche zwischen 40 und 60mW pro Kelvin 
Temperaturdifferenz. (Im Vergleich dazu geben Kühlkörpertabellen für 
diese Maße das ungefähr 3...5-fache an Leistung an, aber da ist auch 
Konvektion berücksichtigt, oder ich habe mich schlicht verrechnet.)

Das sind über den sehr breiten Daumen die Größenordungen: mit 5W wärst 
Du also für einen 100 cm^2 großen Fangspiegel von der Größenordnung her 
ganz vernünftig aufgestellt. Wie groß ist der denn tatsächlich?



Wolfgang schrieb:
> Taupunkthygrometer regeln beispielsweise die
> Luftfeucht auf 100%, indem sie die Spiegeltemperatur steuern. Den
> Fangspiegel würde man entsprechend auf eine niedrigere rH regeln.

... und um eine Regelung wird man aus bereits genannten Gründen 
sinnvollerweise nicht herumkommen. Notfalls indem man regelmäßig 
händisch misst und nachstellt.


Wie groß ist der Spiegel denn tatsächlich?

(re)

von Joseph Jausenvetter (Gast)


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Mike schrieb:
> ich möchte drei in Reihe geschaltete Keramikkondensatoren nutzen, um
> eine Teleskop-Fangspiegelheizung zu betreiben.

Das klingt ausgesprochen dämlich, ich denke solche Optiken sollen 
möglichst spannungsfrei sein damit die wiedergabe nicht verzerrt wird, 
was willste da mit einer dreipunktheizung, da verzerrt es dir nur die 
Optik.

von ...---...---...---... (Gast)


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ich werfe mal eine Peltier-Folie in die Diskussion

von Joachim B. (jar)


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Joseph Jausenvetter schrieb:
> was willste da mit einer dreipunktheizung

kommt darauf an

Ein Laserrohr hatte ich mit 2 Kupferhalbschalen darum und verteilte R im 
TO220 Gehäuse auf den Kupferhalbschalen beheizt, das ganze gut in 
Styrpor eingepackt und die Temperatur auf 45°C gehalten um 
Längenänderungen vom Glasrohr zu meiden Sommer wie Winter im Labor, die 
Labortemperatur konnte +-10K nicht gehalten werden, aber ich den Laser 
so halt eingepackt!

Was er nun beheizen muss und wie kann nur er wissen, das Teleskop, den 
Spiegel?

Keine Ahnung Details nannte er ja nicht!

: Bearbeitet durch User
von re (Gast)


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...---...---...---... schrieb:
> ich werfe mal eine Peltier-Folie in die Diskussion

Ist denn die Kühlfunktion wichtig um durch die symmetrische Regelung die 
Überschwinger beim Heizen rasch ausregeln zu können? Ich hatte die 
Vorstellung, dass eine sehr langsame Regelung auch reichen müsste und 
außerdem weniger mechanisceh Spannungen erzeugt, so dass ...

Carlo schrieb:
> Polyimid Heizfolie ?!

... völlig adäquat wäre, lasse mich aber gern eines besseren belehren.


Vielleicht erfahren wir ja noch, wie groß denn der Spiegel eigentlich 
ist, um mal Butter bei die Fische zu bekommen.

(.-. .)

von ...---...---...---... (Gast)


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mit einem Peltier-Element kann man nicht nur kühlen
https://de.wikipedia.org/wiki/Peltier-Element

von re (Gast)


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...---...---...---... schrieb:
> mit einem Peltier-Element kann man nicht nur kühlen

Sicher, abhängig von der Stromrichtung heizt die eine Seite das weg, was 
die andere kühlt (und noch 'etwas' mehr). Und weil man die Stellgröße 
somit in beiden Polaritäten applizieren kann, kann man ziemlich rasch 
auf einen sehr engen Toleranzkanal einschwingen.

Die Frage war nur, ob sich dieser Luxus hier lohnt, oder es eine 
prollige Heizfolie nicht genauso tun würde, wenn man sowieso nur langsam 
heizen will.

(re)

von Wolfgang (Gast)


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...---...---...---... schrieb:
> mit einem Peltier-Element kann man nicht nur kühlen
> https://de.wikipedia.org/wiki/Peltier-Element

Und warum soll ein Peltier-Element zum Heizen irgendwelche Vorteile 
gegenüber einem Widerstand haben?

von Joachim B. (jar)


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Wolfgang schrieb:
> Und warum soll ein Peltier-Element zum Heizen irgendwelche Vorteile
> gegenüber einem Widerstand haben?

weil EVU daran mehr verdienen, das ist ein Vorteil für Aktieninhaber.

von re (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> weil EVU daran mehr verdienen, das ist ein Vorteil für Aktieninhaber.

äh... wegen der Funktion als "Wärmepumpe" ist das Peltier höchstens 
sogar etwas effizienter als der Widerstand, intuitiere ich mal.


Wolfgang schrieb:
> Und warum soll ein Peltier-Element zum Heizen irgendwelche Vorteile
> gegenüber einem Widerstand haben?

s.o. ;-)

Und es zwingt einen dazu, sich lehrreiche Gedanken darüber zu machen, 
wie man die auf der anderen Seite des Elements nun gekühlte Luft ohne 
viel Aufwand turbulenzfrei vom Fangspiegel wegbekommt.

@TO: Oder ist das ein Offset-Spiegel, der gar nicht im Strahlengang des 
Hauptspiegels ist?


(re)

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