Kapitel 5: Wärmelehre 5.1 Temperatur und Wärme

Steckt in jedem Körper, der die Temperatur T hat, dieselbe Wärmeenergie ? NEIN ! Die Wärmemenge Q, die benötigt wird, um einen Körper der Masse m (und damit der Teilchenzahl n) von einer Temperatur T1 auf eine Temperatur T2 zu bringen, variiert je nach Material des Körpers. Diese Materialkonstante ist die Wärmekapazität C. Ihre Einheit ist J/K. Man gibt die Wärmekapazität eines Körpers entweder normiert auf seine Masse an (spezifische Wärmekapazität c) oder normiert auf seine Teilchenzahl (molare Wärmekapazi- tät Cm)

1) Wärmetransport durch Wechselwirkung zwischen Atomen/ Molekülen: Wärmeleitung Stab T1 > T2 Es wird Wärme aus dem heißen Reservoir in das kalte Reservoir fließen. Wir definieren daher den Wärmefluß I=DQ/Dt Es stellt sich auf dem Stab mit Querschnitt A eine ortsabhängige Temperaturverteilung ein, d.h. es gibt einen Temperaturgradienten DT/Dx. Dieser ist mit dem Wärmefluß über die Beziehung I=lADT/Dx verknüpft. Die Proportionalitätskonstante l heißt Wärmeleitfähigkeit.

Damit kann man sich auch einen Wärmewiderstand R definieren: DT=IDx/lA=:IR Das ist praktisch, weil man mit Wärmewiderständen rechnen kann wie Sie es aus der Mittelstufenphysik mit „normalen“ Widerständen in der Elektrizitätslehre gewohnt sind: Der Widerstand von hintereinandergeschalteten Wärme- widerständen ist gleich der Summe der Wärmewider- stände: Das Reziproke des Widerstands von parallelgeschalteten Wärmewiderständen ist die Summe ihrer Reziproken

2) Wärmetransport durch Massentransport: Konvektion quantitativ schwierig zu beschreiben... 3) Wärmetransport durch Strahlung: Experimentell: Stefan-Boltzmann-Gesetz Emissionsgrad Wellenlängenverteilung => Geburtsstunde der QM

Phasenübergänge Sie kennen alle drei Phasen, in denen Materie vorliegen kann: fest, flüssig und gasförmig. Bei H2O z.B. Eis, Wasser und Wasserdampf, je nach Temperatur. Bei der Überführung der Phasen ineinander wird Energie benötigt bzw. frei, die auf die Masse bezogene Schmelzwärme QS bzw. Verdampfungswärme QV. Diese Energie wird auch als latente Wärme (verborgene Wärme) bezeichnet. ABER: Die Temperatur, bei der z.B. Eis in die flüssige bzw. Wasser in die Gasphase übergeht, ist druckabhängig !