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Wärmeübertragungsmechanismen - Informatives

Sie kennen alle 3 Wärmeübertragungsmechanismen mit Sicherheit, vermutlich ist Ihnen dies aber nicht bewusst. Eines ist klar die Übertragung von der Sonne zur Erde funktioniert anders als die bei der Heizung in der Wohnung.

Eis schmilzt auch im Vakuum, wenn Sie es mit Wärme bestrahlen.
Eis schmilzt auch im Vakuum, wenn Sie es mit Wärme bestrahlen.

Die 3 Wärmeübertragungsmechanismen

Wärme kann auf 3 verschiedene Arten von einem Ort zu einem anderen transportiert werden. Die Wärmeübertragungsmechanismen sehen so aus:

  • Wärme bedeutet, dass sich Moleküle bewegen. Je wärmer etwas ist, umso heftiger ist die Bewegung der Moleküle. Diese Moleküle stoßen andere an, die sich in der Nachbarschaft befinden. Auf diese Art breitet sich die Wärme weiter aus. Diese Art der nennt der Physiker Wärmeleitung.
  • Angenommen Sie haben ein flüssiges oder gasförmiges Medium, das Sie erwärmen. Dann kann dieser Ausbreitung auch erfolgen, in dem das Medium sich bewegt, also strömt. Warmes Wasser strömt von einem Ort zum anderen und bewirkt so, dass die Wärme sich schneller ausbreitet. In dem Fall spricht man von Konvektion.
  • Da die Sonne weder einen direkten Kontakt zur Erde hat noch ein Medium von der Sonne zur Erde strömt, muss es noch eine andere Art der Wärmeübertragung geben. Tatsache ist, dass Wärme auch über Strahlung transportiert werden kann. Diese findet zum Beispiel auch bei Infrarotheizungen statt, die Wärme wird abgestrahlt und erwärmt den Körper, auf den die Strahlung trifft, ohne das Medium, durch welches sie strahlt, zu erwärmen.

Wärmeübertragung im Alltag

In der Regel finden alle 3 Wärmeübertragungsmechanismen gleichzeitig statt, es sei denn, die Wärme wird durch ein Vakuum übertragen, in dem Fall gibt es nur die Strahlung.

  • Angenommen die Wärmestrahlung der Sonne trifft auf ein Fenster. Dann dringt diese durch das Fenster und trifft Gegenstände in der Wohnung. Diese werden durch die Strahlung erwärmt.
  • Ein Teil der Strahlung erwärmt aber auch das Glas des Fensters. Dieses Glas und auch die angestrahlten Gegenstände erwärmen sich, in dem über die Leitung in dem jeweiligen Material die Wärme verteilt wird. Über Wärmeleitung wird auch die angrenzende Luft erwärmt.
  • Die Luft bewegt sich um Raum und kann nun ihrerseits andere Luftmoleküle erwärmen oder Gegenstände, die weit vom Fenster entfernt sind und nicht über die Strahlung erwärmt werden können. Auch ist die warme Luft über die Strömung schneller verteilt, als dies über die Leitung der Fall wäre.
  • Gleichzeitig strahlen alle erwärmten Gegenstände auch Wärme über Strahlung ab. Das merken Sie deutlich, wenn Sie ein einem heißen Gegenstand vorbei gehen.

Nutzung der Übertragungsmechanismen

  • Bei der Kühlung von Motoren oder in Kraftwerken werden die unterschiedlichen Wärmeübertragungsmechanismen ausgenutzt. So wird das Wasser an der Wärmquelle über Leitung erwärmt und diese Wärme über Strömung (Konvektion) abgeleitet. Im Kühler wiederum strömt meist kühle Luft um Lamellen. So nimmt diese über Leitung Wärme auf und transportiert sie über Strömung weg.
  • Auch bei der Wärmedämmung spielt es eine Rolle, auf welche Art die Wärme transportiert wird. So nützen zum Beispiel Maßnahmen welche die Wärmeleitung behindern nichts, wenn der Wärmeverlust durch Strahlung oder Konvektion erfolgt, zum Beispiel weil es im Haus zieht, also ständig warme Luft nach außen dringt.
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