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Hier erfahren Sie etwas ber

  • die Wrmeleitung.

Wrmeleitung

 

Unter Wrmeleitung (Konduktion) wird in der Physik der Wrmeflu in einer Substanz (fest, fssig oder gasfrmig) infolge eines Temperaturunterschiedes verstanden.
Die Wrmeleitung ist damit, neben den anderen Wrmebertragungsarten Konvektion und Wrmestrahlung, ein Vorgang zum Transport von thermischer Energie von einem Ort zu einem anderen. Die Wrmeleitung erfolgt durch das Zusammenstoen der Atome oder Molekle in diesem Krper. Dabei bertragen Molekle mit hherer kinetischer Energie ihre Energie auf benachbarte Molekle mit geringerer kinetischer Energie. Je heftiger diese Bewegung ist, desto hher ist die Temperatur. Die Wrmeleitung ist aber niemals mit dem Transport von Teilchen verknpft.

  • Der Transport von Wrme kann durch Wrmeleitung, durch elektromagnetische Strahlung und durch Transport von 꼠armer Materie erfolgen. Den Wrmetransport, der mit Materietransport verknpft ist, nennt man in Gasen und Flssigkeiten Konvektion. Die Wrmebertragung durch Strahlung ist nicht an Materie gebunden. Sie beruht darauf, da jeder Krper ein fr seine jeweilige Temperatur charakteristisches Strahlungsspektrum (vom Infraroten bis zum Ultravioletten) emittiert, das von Krpern in der Umgebung absorbiert wird. Die Wrmeleitung ist an Materie gebunden und erfolgt dadurch, da Energietrger (z. B. Atome, Elektronen) Energie aufnehmen und wieder abgeben, dabei aber (im Gegensatz zur Konvektion) nicht selbst mittransportiert werden. In Gasen sind die Energietrger die Gasmolekle oder -atome. In Festkrpern wird die Wrme durch Gitterschwingungen der Atome und Molekle bertragen. In Metallen tritt ein zustzlicher Energietransport durch die freien Elektronen auf. Da die freien Elektronen auch fr die elektrische Leitung verantwortlich sind, besteht fr Metalle ein proportionaler Zusammenhang zwischen Wrmeleitfhigkeit und elektrischer Leitfhigkeit.

In einem abgeschlossenen System verluft der Wrmetransport stets so, dass eine Gleichverteilung der Temperatur angestrebt wird. Tritt also in einem Krper ein Temperaturgeflle (Temperaturgradient) auf, so fliet ein Wrmestrom von dem Ort hherer Temperatur zu dem Ort geringerer Temperatur. Die Wrme fliet dabei gem癌 dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik immer nur in Richtung zur geringeren Temperatur. Nach dem Energieerhaltungssatz geht dabei keine Wrme verloren. Wrmeleitung ist somit der Transport von thermischer Energie, ohne da dabei wie bei der Konvektion ein Materialstrom stattfindet. Auch der Energietransport durch Wrmestrahlung ist davon getrennt zu betrachten. Ein Ma fr die Wrmeleitung in einem bestimmten Stoff ist die Wrmeleitfhigkeit.

  • Wird ein Ende einer Metallstange ber ein Feuer halten, absorbiert dieses Ende die Energie der Flamme . Den Atomen an diesem Ende der Stange wird damit Energie zugefhrt und ihre Temperatur steigt. Sie beginnen daher schneller zu vibrieren und stoen an den benachbarten Atome an. Durch die St秤e mit den anderen Atomen nimmt nun deren Energie zu und ihre Temperatur steigt. Die Wrmeenergie wird dadurch allmhlich durch den Stab geleitet, wobei jedes Atom seine Ruhelage beibehlt, da kein Stofftransport stattfindet. Die Hitze wird so vom warmen Ende zum kalten Ende bertragen.

Wrmeleitung

 

Substanz Wrmeleitfhigkeit

Wrmekapazitt kJ/(kg텸)

ruhende Luft bei 20 C

0,023

1,005

trockene Erde

0,25

0,8
Wasser bei 20 C

0,60

4,182

Schnee

0,63

2,060

feuchte Erde

2,1

2

Beton 1,6

0,88

Granit

2,7

0,892

Eisen

80

0,452

Kupfer 395

0,382

Silber

427

0,235

Dabei sind Metalle gute und Gase schlechte Wrmeleiter. Die Wrmeleitfhigkeit von Flssigkeiten liegt im allgemeinen ungefhr eine Zehnerpotenz ber der von Gasen.

Es ist leicht zu erkennen, da Luft ein schlechter Wrmeleiter ist. Das ist die Idee hinter der Styropor-Dmmung. Die Luftblasen zwischen den Styropor-Perlen leiten die Wrme nicht gut. Andererseits sind Metalle gute Wrmeleiter. Darum fhlt sich Metall kalt an, wenn Sie es berhren. Die Metallmolekle fhren nmlich die Krperwrme schnell von Ihrer Hand weg.

Aus der Tabelle ist auch zu entnehmen, da Kupfer gegenber Eisen der bessere Wrmeleiter ist. Bessere Kochtpfe sind daher aus Kupfer oder haben im Topfboden einen Kupferkern.

Die Wrmekapazitt gibt an, wie viele Joule eine Temperaturerhhung von 1 캜 bewirken. Dabei darf der Krper im Temperaturintervall zwischen Anfangs- und Endtemperatur keinen Phasenbergang (z. B. Verdampfen, Schmelzen) erfahren. Die spezifische Wrmekapazitt bezieht die Wrmekapazitt auf die Masse des Krper

 

Wetterhtte

Den Umstand, da Luft ein schlechter Wrmeleiter ist, machen sich auch die Meteorologen zu Nutze. Um ihre Temperaturmessungen nicht durch berhitzte bodennahe Luftschichten zu verflschen, wird die Lufttemperatur in der sog. Wetterhtte und damit auch von direkter Sonnenstrahlung geschtzt in 2 m Hhe gemessen.

 

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