Wärmeübertragungsarten

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Wärmeübertragung ist der Transport thermischer Energie aufgrund eines Temperaturunterschiedes und wird entweder durch Konvektion, Wärmestrahlung und/oder Wärmeleitung von einem zum anderen Körper übertragen.

Wärmekonvektion

Die Wärmemitführung, auch Wärmekonvektion genannt, bezeichnet einen Wärmetransport, der an ein gasförmiges oder flüssiges Medium gebunden ist. Durch die Bewegung des Mediums wird die Wärme übertragen. Die Bewegung kann z.B. in einer Flüssigkeit durch Rühren, bei Luft in Folge von Durchzug oder durch die Bewegung von Menschen hervorgerufen werden. Es wird unterschieden in:

  • erzwungene Konvektion: zum Beispiel durch eine Strömung in Folge von Wind- oder Gebläsedruck
  • natürliche Konvektion: eine Strömung, die sich in Folge von Temperaturunterschieden in einem Medium einstellt (zum Beispiel steigt warme Luft ohne Gebläseantrieb nach oben)
Wärmestrahlung
Die Wärmestrahlung ist eine elektromagnetische Strahlung, die ein Objekt abhängig von seiner Temperatur und Oberflächenbeschaffenheit abgibt. Da alle Körper in einem Raum Wärmestrahlung abgeben, ergibt sich eine Strahlungsbilanz. Dabei geht in der Summe mehr Abstrahlung von einem Körper mit höherer Temperatur aus. Wärmestrahlung kann durch strahlungsundurchlässige Stoffe unterbrochen werden.

Ein Beispiel:
Der menschliche Körper geht in einem beheizten Raum eine Strahlungsbilanz mit den weiteren Objekten des Raumes ein. Die Heizkörper werden als wärmer empfunden, weil wir durch sie in der Bilanz Wärmestrahlung empfangen. Ungedämmte Wände mit ihren niedrigeren Wandinnentemperaturen werden unangenehmer empfunden als gedämmte Wände, weil der menschlich Körper mehr Wärmestrahlung an sie abgibt.

Wärmeleitung
Unter Wärmeleitung, auch Wärmediffusion genannt, versteht man den Wärmefluss in einem Feststoff oder ruhenden Feld durch einen Temperaturunterschied.

Ein Molekül wird durch Wärmezufuhr angeregt, zu schwingen. Je nach Art des Stoffes reagiert das benachbarte Molekül in kürzerer oder längerer Zeit ebenfalls mit Schwingungen. Diese Weiterleitung der Schwingung ist ein Transport von Wärmeenergie. Die Wärmeleitung ist u.a. abhängig von dem Gefüge des Stoffes. Ein Werkstoff mit dichtem Gefüge leitet die Wärme besser als ein Stoff mit weniger dichtem Gefüge. Metalle besitzen ein sehr dichtes Gefüge und leiten die Wärme sehr gut weiter. Holz besitzt ein weit weniger dichtes Gefüge und hat eine geringere Wärmeleitfähigkeit. Baustoffe die Wärme sehr schlecht weiterleiten, nennt man Wärmedämmstoffe. Sie leiten auf Grund ihrer Struktur und Dichte die Wärme nur sehr gering weiter.

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