Erwünschte Wärmeleitung - ein interessantes Beispiel

Wärmeleitung - was ist das?

• Wärmeleitung ist ein spezieller Energietransport, der durch Teilchenstöße erfolgt.
• Dabei wandern - im Gegensatz zur bekannteren Konvektion - die Teilchen selbst nicht mit, sondern geben ihre Bewegungsenergie durch eine Vielzahl von Stößen untereinander weiter.
• Grund ist eine ungeordnete Teilchenbewegung in einem Material, die umso heftiger ist, je höher die Temperatur des Materials ist.
• Halten Sie beispielsweise einen Eisennagel und einen Glasstab in eine Flamme, so müssen Sie den Nagel bald loslassen. Die ungeordneten Stöße der Eisenteilchen haben die Wärme der Flamme relativ schnell auf das gesamte Material (also auch das Ende, das Sie halten) verteilt - Metalle sind gute Wärmeleiter.
• Glas jedoch und auch Holz, Keramik, die meisten Kunststoffe und praktisch alle Flüssigkeiten und Gase sind schlechte Wärmeleiter. Dies ist der Grund, warum Sie den Glasstab länger halten konnten. Aber: Gerade bei Gasen und Flüssigkeiten findet man den Wärmetransport durch Konvektion.


Wärmemitführung - eine Erklärung

Wenn ein Stoff sich erwärt, selber aber keine Wärme erzeugt, muss die Wärme irgendwie zu ihm …

• Auch Eis ist ein schlechter Wärmeleiter (Iglu).

Erwünschte Wärmeleitung - so funktioniert das Kochen

• Wärmeleitung ist meist unerwünscht: Häuserwände müssen isoliert werden, Verbrennungen durch heiße Metalle treten auf.
• Doch etwas sehr Wichtiges, nämlich das Kochen, beispielsweise auf einer Gasflamme, würde ohne die in diesem Fall erwünschte Wärmeleitung gar nicht funktionieren.
• Denn beim Kochen ist die Wärmenergie nicht dort, wo man sie eigentlich haben möchte: in den Speisen, die sich im (!) Kochtopf befinden.
• Die heiße Gasflamme ist jedoch darunter. Deren heiße und schnelle Teilchen stoßen Teilchen des Topfbodens an. Da Kochtöpfe aus Metall gute Wärmeleiter sind, stoßen die Metallteilchen dann ihre Nachbarn so, sodass sich schnell der gesamte Kochtopf durch (erwünschte) Wärmeleitung erhitzt.
• Und durch eine Vielzahl von Stößen wandert die Bewegungsenergie, also die Wärme, dann zum Inhalt des Topfes. Und erst dort setzt ein Wärmetransport durch Konvektion ein.
• Auch beim Kochen durch Strom, beim Induktionskochen und auch beim Kochen über Feuer hat man es mit einer erwünschten Wärmeleitung zu tun.