Prinzip der Infrarot- oder Ferninfrarotheizung

Unter Infrarotstrahlung (IR) versteht man elektromagnetische Wellen mit einer Wellenlänge von 1 Millimeter bis 760 Nanometer (nm), die zwischen Mikrowellen und sichtbarem Licht liegt. Es handelt sich um nicht sichtbares Licht, das von Substanzen oberhalb des absoluten Nullpunkts (-273,15 °C) ausgesandt wird. Die moderne Physik kategorisiert IR als Wärmestrahlung, die in medizinischen Anwendungen in Nahinfrarot und Ferninfrarot unterteilt wird. Eine häufige Quelle für IR-Strahlung im täglichen Leben ist die Sonne, die ihre Wärme in erster Linie durch IR-Strahlung auf die Erde überträgt, was ihr den Beinamen "Licht des Lebens" eingebracht hat. Wie im Diagramm dargestellt, reicht das IR im Spektrum über das rote Licht hinaus (mit dem Ultraviolett über das Violett) und bleibt für das bloße Auge unsichtbar.

IR kann je nach Strahlungsquelle in vier Typen eingeteilt werden:

1. Glühlampen-Emissionsbereich (aktinischer Bereich): Diese auch als "photochemische Reaktionszone" bezeichnete Zone umfasst die von glühenden Objekten ausgehende Strahlung, die vom sichtbaren Licht bis zum Infrarotbereich reicht. Beispiele hierfür sind Wolframglühlampen und die Sonne.
2. Thermischer Emissionsbereich (Bereich heißer Objekte): Strahlung, die von nicht glühenden Gegenständen wie Bügeleisen und anderen elektrischen Heizgeräten ausgeht, die in der Regel mit einer durchschnittlichen Temperatur von etwa 400 °C arbeiten.
3. Wärmeleitfähigkeitsbereich (Brennwertbereich): Durch kochendes Wasser oder Dampfleitungen erzeugte Strahlung mit durchschnittlichen Temperaturen unter 200 °C. Dieser Bereich wird auch als "nicht aktinischer Bereich" bezeichnet, da hier keine photochemischen Reaktionen stattfinden.
4. Bereich der warmen Strahlung (warmer Bereich): Strahlung, die von Menschen, Tieren oder geothermischen Quellen ausgeht und in der Regel eine Durchschnittstemperatur von etwa 40 °C hat.

IR-Strahlung, die im Vergleich zu Radiowellen, Mikrowellen und sichtbarem Licht (in aufsteigender Reihenfolge der Wellenlänge) längere Wellenlängen aufweist, ruft aufgrund ihrer thermischen Wirkungen ein Wärmeempfinden hervor. Obwohl behauptet wird, dass die IR-Strahlung in das Innere von Atomen oder Molekülen eindringt und dort eine Ausdehnung oder einen Zerfall verursacht, verhindern die niedrige Frequenz und das Energieniveau der IR-Strahlung solche Effekte. Stattdessen dringt IR in die Lücken zwischen den Atomen und Molekülen ein, beschleunigt deren Schwingungen und vergrößert die Abstände zwischen den Molekülen. Makroskopisch gesehen führt dies zum Schmelzen, Sieden oder Verdampfen von Substanzen, ohne die grundlegende Natur der Atome und Moleküle zu verändern. Diese thermische Wirkung von IR ermöglicht Anwendungen wie das Grillen von Lebensmitteln und die Einleitung der Denaturierung von organischen Polymeren. IR kann jedoch keine photoelektrischen Effekte hervorrufen oder Atomkerne verändern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Durchdringungsreichweite von Wellen mit kürzeren Wellenlängen, höheren Frequenzen und höheren Energieniveaus zunimmt. Umgekehrt begrenzen längere Wellenlängen, niedrigere Frequenzen und geringere Energieniveaus die Durchdringungsmöglichkeiten.

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