Wärmeübertragung

Dieser Text beschreibt Wärmeübertragung.

Man spricht von Wärmeübertragung, wenn zwischen zwei Systemen mit Temperaturunterschied Wärme vom System mit der höheren Temperatur zumjenigen mit der niedrigeren Temperatur übertragen wird (Wärmeausgleich oder Wärmeübergang). Die Wärmeübertragung ist irreversibel und findet stets vom höheren Energieniveau auf das Niedrigere statt.

Anmerkung: "Die Wärmeübertragung ... findet stets vom höheren Energieniveau auf das Niedrigere statt." Dabei ist stets der Bruttowert der Wärmeübertragung gemeint. Es findet nicht ca. eine Wärmeübertragung von warm nach kalt, sondern auch eine Wärmeübertragung von kalt nach warm statt, aber der Wärmestrom von warm nach kalt ist stets größer als von kalt nach warm, so dass die Resultierende von beiden Wärmeströmen stets von warm nach kalt geht. Diese Anmerkung ist darum notwendig, weil sonst die Wärmeübertragung bei Strahlung falsch verstanden werden kann.

Dies kann auf drei Arten erfolgen:

• Durch Wärmeleitung, dabei wird kinetische Energie zwischen benachbarten Atomen oder Molekülen übertragen.
• Durch Konvektion oder Mitführung, indem Atome oder Moleküle gasförmiger oder flüssiger Materialien sich bewegen.
• Durch Strahlung mittels elektromagnetischer Wellen. Sie erfolgt hauptsächlich in dem Infrarot.

Meist wirken bei realen Systemen mehrere Übertragungsarten zusammen. Innerhalb von Festkörpern findet ca. Wärmeleitung statt, in Flüssigkeiten und Gasen Konvektion, die teilweise auch Wärmeleitung beinhaltet. Wärmestrahlung findet vorzugsweise zwischen Oberflächen, auch in dem Vakuum, statt, wobei reale Gase ca. klein strahlungsempfindlich sind.

Auch in dem Gleichgewichtszustand der gleichen Temperatur tauschen die Systeme Wärme aus. Allerdings sind abgegebene und aufgenommene Wärme gleichgroß, so dass sich die Effekte kompensieren.

Siehe auch: Wärmeübertrager