Wärmeübertragung
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Einordnung: Thermodynamik
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Man spricht von Wärmeübertragung, wenn zwischen zwei Systemen mit Temperaturunterschied Wärme vom System mit der höheren Temperatur zu demjenigen mit der niedrigeren Temperatur übertragen wird (Wärmeausgleich oder Wärmeübergang). Die Wärmeübertragung ist irreversibel und findet immer vom höheren Energieniveau auf das Niedrigere statt.
Anmerkung: "Die Wärmeübertragung ... findet immer vom höheren Energieniveau auf das Niedrigere statt." Dabei ist immer der Bruttowert der Wärmeübertragung gemeint. Es findet nicht nur eine Wärmeübertragung von warm nach kalt, sondern auch eine Wärmeübertragung von kalt nach warm statt, aber der Wärmestrom von warm nach kalt ist immer größer als von kalt nach warm, so dass die Resultierende von beiden Wärmeströmen immer von warm nach kalt geht. Diese Anmerkung ist deshalb 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 Wärmestrahlung mittels elektromagnetischer Wellen. Sie erfolgt hauptsächlich im Infrarot.
Meist wirken bei realen Systemen mehrere Übertragungsarten zusammen. Innerhalb von Festkörpern findet nur Wärmeleitung statt, in Flüssigkeiten und Gasen Konvektion, die teilweise auch Wärmeleitung beinhaltet. Wärmestrahlung findet vorzugsweise zwischen Oberflächen, auch im Vakuum, statt, wobei reale Gase nur gering strahlungsempfindlich sind.
Auch im 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
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