29 GRUNDLAGEN Abgeleitete Einheiten 2.18 Temperatur 2.38 Wärmeübertragung Besteht zwischen verschiedenen Körpern (Medien) ein Temperaturunterschied, so fließt Wärme so lange von der höheren zur tieferen Temperatur, bis sich die verschiedenen Temperaturen angeglichen haben. Diesen Vorgang bezeichnet man als Wärmeübertragung. Es sind drei Fälle der Wärmeübertragung zu unterscheiden: • Wärmeleitung. Wärmeleitung ist die Wärmeübertragung in festen oder in unbewegten flüssigen und gasförmigen Körpern. Dabei wird kinetische Energie von einem Molekül oder Elementarteilchen auf seine Nachbarn übertragen und in Bewegung versetzt. Es gibt Stoffe, die Wärme sehr gut leiten, wie z. B. Kupfer, und es gibt Stoffe, die Wärme sehr schlecht leiten. Schlecht leitende Stoffe werden als Wärmedämmstoffe bezeichnet und werden für W ä r m e i s o l i e r u n g e n v e r w e n d e t . • Konvektion. Bei der Konvektion erfolgt die Wärmeübertragung von einem flüssigen oder gasförmigen Medium auf einen festen Körper. Die Teilchen befinden sich zueinander in Bewegung. In festen Stoffen, ebenso wie in einem Vakuum, kann keine Konvektion stattfinden. Bei Feststoffen können die Teilchen für die Konvektion ihren Platz nicht verlassen und bei einem Vakuum gibt es keine Teilchen, die die Wärme übertragen könnten. • Wärmestrahlung. Bei der Wärmestrahlung vollzieht sich die Wärmeübertragung ohne materielle Träger, d. h. die Wärme wird nur mit Hilfe elektromagnetischer Wellen übertragen. Die Sonne sendet ihre Energie ausschließlich in Form von Sonnenstrahlung zur Erde. Wenn bei technischen Anlagen Wärme übertragen wird, wirken meist alle drei Arten der Wärmeübertragung zusammen. 2.39 Wärmeleitfähigkeit λ (lambda) Die Wärmeleitfähigkeit λ gibt für ein bestimmtes Material den Wärmestrom an, der durch eine 1 m dicke Schicht bei Δϑ = 1 K bei 1 m2 Oberfläche fließt (W/mK). Die Wärmeleitfähigkeit wird durch Versuche ermittelt und ist eine Stoffeigenschaft. Die Wärmeleitfähigkeit λ ist umso geringer, je kleiner das Raumgewicht des Stoffes ist. Die Wärmeleitfähigkeit λ verschlechtert sich mit steigender Temperatur und vergrößert sich mit sinkender Temperatur. ρ = Dichte in kg/m3 λ = Wärmeleitfähigkeit in W/m . K Physikalische Grundlagen Wärmeübertragung / Wärmeleitfähigkeit Wärmeleitung Konvektion Wärmestrahlung Wärmeübertragung Dämmstoff ρ(kg/m3) λ (W/mK) 50 °C λ (W/mK) 100 °C λ (W/mK) 150 °C Steinwoll-Matten 120 0,041 0,048 0,056 Glaswolle Wellp. 119 0,039 0,048 0,057 Baustoff ρ in kg λ in W m3 m . K Asphalt 2100 0,70 Buche, Eiche 800 0,20 Erdreich trocken 1000 0,50 Estrichboden 1800 1,40 Fliesen 2000 1,05 Poroton 0,18 Hohlziegel 800 0,58 K/Z Mörtel 1700 0,80 Korkplatten 100 0,037 Linoleum 1200 0,19 Polystyrol, Styropor 15 − 30 0,037 Rigips 500 0,21 Sand trocken 1600 0,31 Stahlbeton 2300 2,3 Steinwolle 200 0,041 Trittschalldämmplatte 0,036 Tabelle 2.8: Wärmeleitfähigkeit λ in Abhängigkeit von der Temperatur Tabelle 2.9: Wärmeleitfähigkeit λ von Baustoffen elektromagnetische Wellen electromagnetic waves Elementarteilchen elementary particle kinetische Energie kinetic energy Konvektion convection Nachbar neighbour Sonnenstrahlung solar radiation Versuch experiment Wärmedämmstoff heat insulating material Wärmeleitfähigkeit thermal conductivity Wärmeleitung heat (or: thermal) conduction Wärmestrahlung heat radiation Wärmestrom heat flow Wärmeübertragung heat transfer MUSTER
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