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Thermodynamik.
Energieumwandlung

I Verbrennung thermische Energie.
Auswirkungen der Thermodynamik

Entropy

Wärmeübertragung

Wärmeübertragung

Wärmeübertragung oder Wärmefluss ist der Energiefluss in Form von Wärme von Orten mit einer höheren Temperatur zu Orten mit einer niedrigeren Temperatur. Nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik ist das Gegenteil nicht möglich (Wärmestrom von niedriger zu hoher Temperatur). Daher wird die Wärme immer so gleichmäßig wie möglich im Raum verteilt. Mit anderen Worten, ein thermodynamisches System strebt nach einer größtmöglichen Entropie.

Die Wärmeübertragung spielt in vielen industriellen Prozessen und insbesondere in der Kernenergie eine wichtige Rolle. Die Übertragung von Wärmeenergie ist unerlässlich, um die im Kernreaktor erzeugte Wärme zur Dampferzeugung und zum Antrieb der Dampfturbinen übertragen zu können.

Es gibt drei Möglichkeiten, Wärmeenergie zu übertragen:

  • Wärmeübertragung durch Wärmeleitung.
  • Übertragung von Wärmeenergie durch Strahlung.
  • Wärmeübertragung durch Konvektion. 

Wärmeübertragung durch Wärmeleitung

Wärmeübertragung durch Wärmeleitung ist die Übertragung von Wärme innerhalb des betreffenden Stoffes, wobei Wärme von Partikeln mit höherer kinetischer Energie (Temperatur) zu Partikeln mit geringerer Energie (Kühler) fließt. Der Wärmefluss ist abhängig von der Temperaturdifferenz über den Abstand (dem Temperaturgradienten) und dem inneren Wärmeflusswiderstand des jeweiligen Materials, der als Wärmeleitfähigkeit oder Wärmeleitfähigkeitskoeffizient bezeichnet wird. Dieser Grundsatz kommt im Fourier-Gesetz zum Ausdruck.

Ein Beispiel für eine Wärmeübertragung durch Wärmeleitung ist das Ergreifen eines Eisstücks mit der Hand. Wir bemerken sofort die Kälte. Was wirklich passiert, ist, dass wir Wärme von unserem Körper auf Eis übertragen. Bei diesem thermodynamischen Transfer senkt die Haut die Temperatur und unser Nervensystem warnt uns. Deshalb haben wir die Kälte bemerkt.

In jedem Fall wird Wärme immer vom Körper mit der höchsten Temperatur zum Körper mit der niedrigsten Temperatur übertragen. Andernfalls wäre das zweite Prinzip der Gesetze der Thermodynamik nicht erfüllt.

Übertragung von Wärmeenergie durch Strahlung

Übertragung von Wärmeenergie durch Strahlung. Dies ist die Übertragung von Wärme zwischen zwei Körpern, die ohne Verwendung eines Zwischenprodukts nicht miteinander in Kontakt stehen. Ein Körper ist heiß und strahlt daher viel elektromagnetische Strahlung aus und verliert somit Wärme. Der andere Körper absorbiert einen Teil der einfallenden Strahlung und wandelt sie in Wärme um.

Das klarste Beispiel ist in diesem Fall die Sonnenenergie. Die Sonne erzeugt Wärmeenergie, die durch elektromagnetische Strahlung auf die Erde übertragen wird. Das nennen wir Sonnenstrahlung. In diesem Fall ist es offensichtlich, dass die Erde und die Sonne weder in Kontakt stehen noch ein Zwischenprodukt vorhanden ist: Der Raum ist leer.


Konvektionswärmeübertragung

Konvektionswärmeübertragung ist die Übertragung von Wärme durch die Verdrängung einer warmen Flüssigkeit oder eines heißen Gases oder einer kalten Flüssigkeit oder eines kalten Gases. Wenn Wärme den Durchfluss beeinträchtigt, kann seine Ausdehnung mit dem Wärmedurchgangskoeffizienten ausgedrückt werden.

Mit einem einfachen Beispiel erklärt. Wenn wir ein Glas Wasser in der Mikrowelle erhitzen und dann das Glas zum Tisch bringen, führen wir eine Wärmeübertragung durch. Gleiches gilt für Wind- und Heißluftströmungen.

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Erscheinungsdatum: 1. Februar 2020
Geändert am: 31. Januar 2020