Wärmeleitung in ruhenden Stoffen

Zusammenfassung

Die Wärmeleitung ist ein Wärmetransportmechanismus, der in festen, flüssigen und gasförmigen Stoffen auftritt. Träger des Energietransports sind dabei je nach Medium Atome, Moleküle, Elektronen oder Phononen. Letztere sind Energiequanten elastischer Wellen, die in Nichtmetallen und – neben Elektronen – auch in Metallen für den Transport thermischer Energie sorgen.

Ist in einem Stoff ein Temperaturgradient vorhanden, tritt Wärmeleitung auf.

Dieses Kapitel behandelt nur die Wärmeleitung in ruhenden Stoffen. Zur Unterscheidung wird sie bei bewegten Fluiden Konvektion genannt und in den Kap. 3 und 4 besprochen. Bei technischen Problemen kommt Wärmeleitung in ruhenden Fluiden relativ selten vor, weil im Fluid durch die Temperaturdifferenz Dichteunterschiede verursacht werden und dadurch eine Strömung entsteht.

Erfolgt der Wärmetransport unter ständiger Aufrechterhaltung eines konstanten Wärmestromes, sind, zeitlich gesehen, die Temperaturen an jedem Ort jeweils konstant. In diesem Fall spricht man von stationärer Wärmeleitung. Erwärmt sich ein Körper oder kühlt er ab, da sich der Wärmestrom zeitlich ändert, verändern sich mit der Zeit die lokalen Temperaturen. Hierbei handelt es sich um instationäre Wärmeleitung.