Der Transport von thermischer Energie, also eine Wärmeausbreitung, findet statt, wenn über mindestens ein thermodynamisches System hinweg ein Temperaturunterschied vorliegt. Die Wärme wandert dabei in den kälteren Bereich. An Grenzflächen wird der Wärmeübergang mit dem Wärmeübertragungskoeffizienten charakterisiert. Dieser beschreibt, abhängig von der Art des Stoffes, die Qualität des Wärmeaustausches.
Die Wärmeströmung als Art der Wärmeausbreitung
- Die Wärmeströmung findet immer in Verbindung mit einem Transportstoff statt. Dieser kann fließend oder gasförmig sein. Diese Art der Wärmeausbreitung ist auch als Konvektion bekannt. Die Schnelligkeit des Wärmeaustausches ist dabei von der Fließgeschwindigkeit des Transportstoffes abhängig.
- Diese Art der Wärmeausbreitung finden Sie zum Beispiel bei der Nutzung eines Heizkörpers. Hier wird Wasser in der Zentralheizung erhitzt. Es transportiert die Wärme in den Heizkörper, welcher durch das heiße Wasser erwärmt wird.
Die Wärmeleitung
- Bei der Wärmeleitung, auch als Konduktion bekannt, wird Wärme in Form von kinetischer Energie zwischen benachbarten Molekülen und Atomen ausgetauscht. Dabei findet im Gegensatz zur Wärmeströmung kein Materialtransport statt. Auch hier wandert die Wärme von dem Teil mit höherem Energieniveau in das mit einem niedrigeren, also von warm zu kalt. Dieser Prozess ist irreversibel, kann also nicht mehr rückgängig gemacht werden.
- Auch hier können Sie als Beispiel einen Heizkörper betrachten. Wärmeleitung findet statt, indem der aus Metall gefertigte Heizkörper durch die Wärme des Wassers im Inneren die Luft außerhalb des Körpers erwärmt.
- Interessant ist die Wärmeleitfähigkeit von Stoffen im Alltag. So sollten zum Beispiel Töpfe eine hohe Wärmeleitfähigkeit haben, um den Energieverlust zwischen der Herdplatte und dem Topf zu verringern. Deshalb sollten diese aus Metallen wie Silber, Kupfer oder Stahl sein. Umgekehrt sollten Stoffe Wärme sehr schlecht leiten, zum Beispiel, um durch Dämmung Wärmeverlust am Haus oder an einem Kühlschrank zu verhindern. Hierfür eignen sich Stoffe wie Holz, Beton oder Luft.
Die Wärmestrahlung
- Bei der Wärmestrahlung findet der Austausch an Energie, also an Wärme, durch elektromagnetische Wellen statt. Oft wird Energie durch infrarote Wellen übertragen. Der Transport findet mit Lichtgeschwindigkeit statt. Hier findet der Energieaustausch von warm nach kalt sowie auch umgekehrt von kalt nach warm statt. Allerdings wird mehr Energie von warm zu kalt übertragen und der Temperaturunterschied so immer mehr verringert.
- Ein Beispiel der Wärmestrahlung finden Sie in der Sonne. Diese erwärmt den Planeten mit elektromagnetischen Wellen. Auch werden beispielsweise Thermokannen in ihrem Inneren verspiegelt. Dies soll den Wärmeverlust durch Wärmestrahlung verringern.
Weiterlesen:
Wie hilfreich finden Sie diesen Artikel?
