{"id":53517,"date":"2020-03-05T14:25:51","date_gmt":"2020-03-05T13:25:51","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/was-ist-warmeleitfahigkeit-definition-2\/"},"modified":"2020-03-05T14:26:56","modified_gmt":"2020-03-05T13:26:56","slug":"was-ist-warmeleitfahigkeit-definition-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-warmeleitfahigkeit-definition-2\/","title":{"rendered":"Was ist W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit – Definition"},"content":{"rendered":"
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Die W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit ist ein Ma\u00df f\u00fcr die F\u00e4higkeit eines Stoffes, W\u00e4rme durch W\u00e4rmeleitung durch ein Material zu \u00fcbertragen.\u00a0W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit, k (oder \u03bb), gemessen in W \/ mK Thermotechnik<\/div>\n<\/div>\n
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W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit<\/h2>\n

\"W\u00e4rmeleitung<\/a>Die W\u00e4rme\u00fcbertragungseigenschaften eines festen Materials werden durch eine Eigenschaft gemessen, die als\u00a0W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit<\/strong>\u00a0k (oder \u03bb) bezeichnet wird und in\u00a0W \/ mK<\/strong>\u00a0gemessen wird\u00a0.\u00a0Es ist ein Ma\u00df f\u00fcr die F\u00e4higkeit eines Stoffes, W\u00e4rme durch W\u00e4rmeleitung durch ein Material zu \u00fcbertragen.\u00a0Beachten Sie, dass das\u00a0Fourier-Gesetz<\/strong>\u00a0f\u00fcr alle Materie gilt, unabh\u00e4ngig von ihrem Zustand (fest, fl\u00fcssig oder gasf\u00f6rmig). Daher gilt es auch f\u00fcr Fl\u00fcssigkeiten und Gase.<\/p>\n

Die\u00a0W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit<\/strong>\u00a0der meisten Fl\u00fcssigkeiten und Feststoffe variiert mit der Temperatur.\u00a0Bei D\u00e4mpfen kommt es auch auf den Druck an.\u00a0Im Allgemeinen:<\/p>\n

\"W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit<\/a><\/p>\n

Die meisten Materialien sind nahezu homogen, daher k\u00f6nnen wir normalerweise\u00a0k = k (T)<\/em><\/strong>\u00a0schreiben\u00a0.\u00a0\u00c4hnliche Definitionen sind mit W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeiten in y- und z-Richtung (k\u00a0y<\/sub>\u00a0, k\u00a0z<\/sub>\u00a0) verbunden, aber f\u00fcr ein isotropes Material ist die W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit unabh\u00e4ngig von der \u00dcbertragungsrichtung, k\u00a0x<\/sub>\u00a0= k\u00a0y<\/sub>\u00a0= k\u00a0z<\/sub>\u00a0= k.<\/p>\n

Aus der vorstehenden Gleichung folgt, dass der Leitungsw\u00e4rmestrom mit zunehmender W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit zunimmt und mit zunehmender Temperaturdifferenz zunimmt.\u00a0Im Allgemeinen ist die W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit eines Feststoffs gr\u00f6\u00dfer als die einer Fl\u00fcssigkeit, die gr\u00f6\u00dfer als die eines Gases ist.\u00a0Dieser Trend ist gr\u00f6\u00dftenteils auf Unterschiede im\u00a0intermolekularen Abstand<\/strong>\u00a0der beiden Materiezust\u00e4nde zur\u00fcckzuf\u00fchren.\u00a0Insbesondere hat Diamant die h\u00f6chste H\u00e4rte und W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit aller Sch\u00fcttg\u00fcter.<\/p>\n

\"W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit<\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit von Fl\u00fcssigkeiten (Fl\u00fcssigkeiten und Gase)<\/span><\/h2>\n

In der Physik ist eine\u00a0<\/span>Fl\u00fcssigkeit<\/span><\/a>\u00a0eine Substanz, die sich unter einer angelegten Scherbeanspruchung kontinuierlich verformt (flie\u00dft).\u00a0<\/span>Fl\u00fcssigkeiten<\/span><\/strong>\u00a0sind eine Teilmenge der Materiephasen und umfassen\u00a0<\/span>Fl\u00fcssigkeiten<\/span><\/strong>\u00a0,\u00a0<\/span>Gase<\/span><\/strong>\u00a0, Plasmen und zum Teil plastische Feststoffe.\u00a0Da der intermolekulare Abstand viel gr\u00f6\u00dfer ist und die Bewegung der Molek\u00fcle f\u00fcr den fl\u00fcssigen Zustand zuf\u00e4lliger ist als f\u00fcr den festen Zustand, ist der\u00a0<\/span>W\u00e4rmeenergietransport<\/span><\/strong>\u00a0weniger effektiv.\u00a0Die\u00a0<\/span>W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit<\/span><\/strong>von Gasen und Fl\u00fcssigkeiten ist daher im Allgemeinen kleiner als die von Feststoffen.\u00a0In Fl\u00fcssigkeiten wird die W\u00e4rmeleitung durch atomare oder molekulare Diffusion verursacht.\u00a0In Gasen wird die W\u00e4rmeleitung durch Diffusion von Molek\u00fclen von einem h\u00f6heren Energieniveau zu einem niedrigeren Niveau verursacht.<\/span><\/p>\n

W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit von Gasen<\/span><\/strong><\/p>\n

\"W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit<\/a>Der Einfluss von Temperatur, Druck und chemischen Spezies auf die\u00a0<\/span>W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit<\/span><\/strong>\u00a0eines Gases kann anhand der\u00a0<\/span>kinetischen Theorie der Gase erkl\u00e4rt werden<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Luft und andere Gase sind im Allgemeinen gute Isolatoren, wenn keine Konvektion vorliegt.\u00a0Daher funktionieren viele Isoliermaterialien (z. B. Polystyrol) einfach durch eine gro\u00dfe Anzahl von\u00a0<\/span>gasgef\u00fcllten Taschen,<\/span><\/strong>\u00a0die\u00a0<\/span>eine Konvektion in gro\u00dfem Ma\u00dfstab verhindern<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Der Wechsel von Gastasche und festem Material bewirkt, dass die W\u00e4rme \u00fcber viele Grenzfl\u00e4chen \u00fcbertragen werden muss, was zu einer raschen Abnahme des W\u00e4rme\u00fcbertragungskoeffizienten f\u00fchrt.<\/span><\/p>\n

Die\u00a0<\/span>W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit von Gasen<\/span><\/strong>\u00a0ist direkt proportional zur Dichte des Gases, der mittleren Molek\u00fclgeschwindigkeit und insbesondere zum\u00a0<\/span>mittleren freien Weg<\/span><\/strong>\u00a0des Molek\u00fcls.\u00a0Der mittlere freie Weg h\u00e4ngt auch vom Durchmesser des Molek\u00fcls ab, wobei gr\u00f6\u00dfere Molek\u00fcle h\u00e4ufiger Kollisionen erfahren als kleine Molek\u00fcle. Dies ist die durchschnittliche Entfernung, die ein Energietr\u00e4ger (ein Molek\u00fcl) vor einer Kollision zur\u00fccklegt.\u00a0Leichte Gase wie\u00a0<\/span>Wasserstoff<\/span><\/strong>\u00a0und\u00a0<\/span>Helium<\/span><\/strong>\u00a0weisen typischerweise eine\u00a0<\/span>hohe W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit auf<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Dichte Gase wie Xenon und Dichlordifluormethan weisen eine geringe W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit auf.<\/span><\/p>\n

Im Allgemeinen nimmt die W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit von Gasen mit zunehmender Temperatur zu.<\/span><\/p>\n

W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit von Fl\u00fcssigkeiten<\/span><\/strong><\/p>\n

Wie geschrieben wurde, wird in Fl\u00fcssigkeiten die W\u00e4rmeleitung durch atomare oder molekulare Diffusion verursacht, aber physikalische Mechanismen zur Erkl\u00e4rung der W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit von Fl\u00fcssigkeiten sind nicht gut verstanden.\u00a0Fl\u00fcssigkeiten haben tendenziell eine bessere W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit als Gase, und die Flie\u00dff\u00e4higkeit macht eine Fl\u00fcssigkeit geeignet, um \u00fcbersch\u00fcssige W\u00e4rme von mechanischen Bauteilen zu entfernen.\u00a0Die W\u00e4rme kann abgef\u00fchrt werden, indem die Fl\u00fcssigkeit durch einen W\u00e4rmetauscher geleitet wird.\u00a0Die in Kernreaktoren verwendeten K\u00fchlmittel umfassen Wasser oder fl\u00fcssige Metalle wie Natrium oder Blei.<\/span><\/p>\n

Die W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit nichtmetallischer Fl\u00fcssigkeiten nimmt im Allgemeinen mit zunehmender Temperatur ab.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit von Festk\u00f6rpern<\/span><\/h2>\n

Der Transport von W\u00e4rmeenergie in Festk\u00f6rpern kann im Allgemeinen auf zwei Effekte zur\u00fcckzuf\u00fchren sein:<\/span><\/p>\n