Wärmeübertragung definiert
Wärmeübertragung ist der Prozess der Übertragung von Wärme von einem Reservoir mit hoher Temperatur auf ein Reservoir mit niedriger Temperatur. Bezogen auf das thermodynamische System ist die Wärmeübertragung die Bewegung von Wärme über die Grenze des Systems aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen dem System und der Umgebung. Die Wärmeübertragung kann auch innerhalb des Systems aufgrund von Temperaturunterschieden an verschiedenen Punkten innerhalb des Systems stattfinden. Der Temperaturunterschied wird als „Potenzial“ betrachtet, das den Wärmefluss verursacht, und die Wärme selbst wird als Fluss bezeichnet.
Modi der Wärmeübertragung
Es gibt drei Arten der Wärmeübertragung zwischen zwei Körpern: Leitung, Konvektion und Strahlung. Diese werden im Folgenden beschrieben:
Leitung: Die Übertragung von Wärme zwischen zwei festen Körpern wird als Leitung bezeichnet. Sie hängt von dem Temperaturunterschied zwischen dem heißen und dem kalten Körper ab. Ein Beispiel für die Wärmeübertragung durch Leitung ist die Berührung zweier Körper mit unterschiedlicher Temperatur. Ein anderes Beispiel ist das Erhitzen eines Endes eines Metalls wie Kupfer; durch die Wärmeleitung wird auch das andere Ende des Metalls erhitzt.
Konvektion: Die Übertragung von Wärme zwischen der festen Oberfläche und der Flüssigkeit wird als Konvektionswärmeübertragung bezeichnet. Betrachten wir ein Gefäß mit Wasser, das erwärmt wird, so ist die Erwärmung des Wassers durch die Übertragung von Wärme aus dem Gefäß eine Konvektionswärmeübertragung.
Strahlung: Wenn zwei Körper unterschiedliche Temperaturen haben und durch eine Entfernung getrennt sind, wird die Wärmeübertragung zwischen ihnen als Strahlungswärmeübertragung bezeichnet. Bei der Wärmeübertragung durch Leitung und Konvektion gibt es ein Medium, um die Wärme zu übertragen, aber bei der Strahlungswärmeübertragung gibt es kein Medium. Die Strahlungswärmeübertragung erfolgt aufgrund der elektromagnetischen Wellen, die in der Atmosphäre vorhanden sind. Eines der wichtigsten Beispiele für die Strahlungswärmeübertragung ist die Wärme der Sonne, die auf die Erde trifft.
Wärmeübertragung nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik
Nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik findet die Wärmeübertragung von einem Körper mit hoher Temperatur zu einem Körper mit niedriger Temperatur statt. Es findet keine spontane Wärmeübertragung von einem Körper mit niedriger Temperatur auf einen Körper mit hoher Temperatur statt. Für die Wärmeübertragung von einem Körper mit niedriger Temperatur auf einen Körper mit hoher Temperatur muss externe Arbeit verrichtet werden.
Für die mathematischen Berechnungen wird die vom System oder Körper gewonnene Wärme als positiv und die vom System verlorene Wärme als negativ angesehen. Dies bedeutet, dass die in das System fließende Wärme positiv und die aus dem System fließende Wärme negativ ist. Die Menge der übertragenen Wärme wird mit dem Symbol Q bezeichnet.
Der Prozess, bei dem es keine Wärmeübertragung zwischen dem System und der Umgebung gibt, wird als adiabatischer Prozess bezeichnet. Die Wand oder Grenze, die den Wärmefluss zwischen dem System und der Umgebung nicht zulässt, wird als adiabatische Wand bezeichnet und die Wand, die den Wärmefluss zwischen dem System und der Umgebung zulässt, wird als diathermische Wand bezeichnet.
Im MKS-System ist die Einheit der Wärmeübertragung cal und im SI-System ist sie Joule. Die Geschwindigkeit der Wärmeübertragung wird in KW angegeben.
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