Wärmeleitfähigkeit und ihre Definition
Die WärmeleitfähigkeitDie Wärmeleitfähigkeit (λ mit der Einheit W/(m•K)) beschreibt den Transport von Energie - in Form von Wärme - durch einen Körper aufgrund eines Temperaturgefälles.Wärmeleitfähigkeit (λ mit der Einheit W/(m•K)) beschreibt den Transport von Energie - in Form von Wärme - durch einen Körper aufgrund eines Temperaturgefälles (siehe Abb. 1). Gemäß des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik fließt Wärme immer in Richtung der niedrigeren Temperatur.
Der Zusammenhang zwischen transportierter Wärme pro Zeiteinheit (dQ/dt oder Wärmestrom Q) und dem Temperaturgradienten (ΔT/Δx) senkrecht zur durchströmten Fläche A wird durch die Wärmeleitungsgleichung (stationär) wiedergegeben.
Die Wärmeleitfähigkeit ist somit eine materialabhängige Stoffeigenschaft zur Charakterisierung des stationären Wärmetransportes. Sie lässt sich über folgende Gleichung berechnen:
mit a: TemperaturleitfähigkeitDie Temperaturleitfähigkeit (a mit der Einheit mm2/s) ist eine materialabhängige Stoffeigenschaft zur Charakterisierung des instationären Wärmetransports. Sie gibt an, wie schnell ein Material auf eine Temperaturänderung reagiert.Temperaturleitfähigkeit
cp: Spezifische Wärmekapazität (cp)Die spezifische Wärmekapazität oder Wärmekapazität ist eine messbare physikalische Größe, die dem Verhältnis der einem Objekt zugeführten Wärme zur resultierenden Temperaturänderung entspricht.Spezifische Wärmekapazität
ρ: DichteDie Massen-Dichte ist definiert als Verhältnis zwischen Masse und Volumen.Dichte
Eine Übersicht über die Wärmeleitungsbereiche verschiedener Materialien gibt Abbildung 2.
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