Energie in Form von Wärme

Präsentation zum Thema: "Energie in Form von Wärme"—  Präsentation transkript:

1 Energie in Form von Wärme
Wärmelehre Energie in Form von Wärme

2 Inhalt Temperaturerhöhung durch Wärmezufuhr Die spezifische Wärme
Wärmestrom und Wärmeleitung

3 Möglichkeiten der Energiezufuhr am Beispiel eines Gases
, Mechanische Arbeit erhöht die Geschwindigkeit der Teilchen zunächst in eine Richtung, aber bald darauf verteilt sich die Energie auf alle Richtungen Wärmezufuhr durch Kontakt der Teilchen mit der heissen Wand erhöht auch die Geschwindigkeit der Teilchen, aber in alle Richtungen

4 Gleichverteilung in der Thermodynamik
Unabhängig von der Ursache Arbeitszufuhr durch mechanische Arbeit, z. B. mit gerichteter Bewegung eines Kolbens, Energiezufuhr durch Erwärmung wird in einem thermodynamischen System die Energie - nach kurzer Zeit - auf alle Freiheitsgrade gleichverteilt

5 Energiezufuhr durch Wärme
1 J Energiezufuhr durch Wärme Die Temperatur ist ein Maß für die mittlere kinetische Energie

6 Die spezifische Wärmekapazität
1 J Energiezufuhr durch Wärme 1 J/K Wärmekapazität 1 J/(K kg) „Spezifische Wärmekapazität“

7 Wärmestrom und Wärmeleitung
A Bei unterschiedlichen T1 und T2 , einem System mit „Temperaturgradienten“, beginnt der Wärmestrom zu fließen

8 Die Wärmeleitung λ A T1 , T2 1 W Wärmestrom zwischen zwei Punkten
1 W/(m·K) Wärmeleitfähigkeit A 1 m2 Querschnitt des Wärmeleiters l 1 m Länge des Wärmeleiters T1 , T2 1 K Temperaturen der beiden Punkte (T1 - T2 ) / l ist der „Temperaturgradient“, nur wenn er ungleich Null ist, beginnt der Wärmestrom zu fließen

9 Wärmeleitfähigkeit einiger Materialien bei Raumtemperatur
Silber 1 W/(m·K) 420 Aluminium 200 Stahl 40 Eis 2 Glas 0,84 Holz 0,1 Luft 0,023

10 Versuch zur spezifischen Wärme
Erwärmung eines Liter Wassers in einem elektrischen Wasserkocher Leistung nach Typenschild Berechnung der Energie zur Erwärmung bis zum Siedepunkt Abschätzung der Aufheiz-Zeit bis zum Sieden c = 4187 J / (kg·K) Spezifische Wärmekapazität des Wassers

11 Zusammenfassung Die Temperatur erhöht sich bei Zufuhr von Wärme oder mechanischer Energie Zufuhr von Wärme Energie: ΔQ = c · m · ΔT [J] ΔQ [J] in Form von Wärme zugeführte Energie c [K/kg] spezifische Wärmekapazität m [kg] Masse des erwärmten Materials ΔT [J] Temperatur Änderung Ein Temperaturgradient ist Voraussetzung für den Wärmestrom ΔQ/ Δt = λ · A · ΔT / l [W] Wärmestrom ΔT/ l [K/m] Temperaturgradient λ [W/(m · K)] Wärmeleitfähigkeit A [m2] Querschnittsfläche des Wärme leitenden Materials

12 finis