Wärmeübertragung und Wärmekraftmaschinen – Grundprinzipien
So funktioniert es
Wärmeübertragung beschreibt, wie thermische Energie zwischen Körpern übertragen wird: durch Wärmeleitung, Konvektion oder Wärmestrahlung. Wärmeleitung tritt in allen Stoffen auf, ist in Festkörpern meist besonders deutlich und in Metallen oft sehr gut. Konvektion ist Wärmeübertragung durch Strömung und kommt in Flüssigkeiten und Gasen vor. Wärmestrahlung benötigt kein Medium und kann sich auch im Vakuum ausbreiten. Wärmekraftmaschinen wandeln einen Teil zugeführter Wärme in mechanische Arbeit um, meist in einem Kreisprozess. Dazu nimmt ein Arbeitsmedium Energie von einer warmen Quelle auf und gibt einen Teil an eine kältere Senke ab. Deshalb ist der Wirkungsgrad begrenzt; idealisiert beschreibt das der Carnot-Wirkungsgrad. Wärmeübertragung und Wärmekraftmaschinen sind wichtige Grundlagen der Thermodynamik und erklären Anwendungen wie Heizungen, Kühlschränke und Motoren.
Wärme kann durch Leitung, Konvektion oder Strahlung übertragen werden. Wärmekraftmaschinen benötigen einen Temperaturunterschied zwischen warmer Quelle und kälterer Senke; daher kann nie die gesamte zugeführte Wärme in Arbeit umgewandelt werden.
Ein Beispiel
Welche Art der Wärmeübertragung ist hauptsächlich verantwortlich, wenn sich ein Metalllöffel in heißem Tee erwärmt?
Jetzt selbst ausprobieren
50 Aufgaben
Zur Lerneinheit →Eigene Erklärung und eigene Übungsaufgaben von AmyMath. Fachlicher Bezugsrahmen: Physik. Die Themenzuordnung kann je Bundesland abweichen.