Wärmeeindringkoeffizient

Wärmeeindringkoeffizient

Der Wärmeeindringkoeffizient b ist eine Werkstoffeigenschaft aus der Thermodynamik, der unter anderem in der Bauphysik verwendet wird. Im Zusammenhang mit thermischen Wellen wird auch die Bezeichnung Effusivität mit dem Formelzeichen e verwendet.[1]

Eine verwandte Größe ist die Temperaturleitfähigkeit.

Wärmeeindringkoeffizienten einiger Stoffe
Stoff b in kJKm2s
Dämmstoff (Mineralfasern) 0,06
Kork 0,10
Holz 0,4 … 0,5
Gummi 0,6
menschliche Haut 1,0 … 1,3
Glas 1,3 … 1,5
Wasser 1,6
Beton 1,8 … 2,2
Stahl 14,0
Kupfer 36,0

Definition und Einheit

Wärmeeindringkoeffizient ist definiert als:

b=λρc.

mit

Der Wärmeeindringkoeffizient hat die SI-Einheit JKm2s. Er ist eine temperaturabhängige Stoffeigenschaft, da vor allem die Dichte temperaturabhängig ist.

Beschreibung

Werden zwei halbunendlich ausgedehnte Körper mit unterschiedlichen Anfangstemperaturen T1 und T2 in perfekten thermischen Kontakt gebracht, so kann die Kontakttemperatur Tm (d. h. die Temperatur der Kontaktfläche) mit den Wärmeeindringkoeffizienten b1 und b2 der beiden Stoffe bestimmt werden:[2]

Tm=T1+b2b1+b2(T2T1)=b1T1+b2T2b1+b2.

Mit dieser Formel lässt sich auch die Anfangskontakttemperatur endlicher Körper gut abschätzen.

Praktisch erfahrbar ist der Wärmeeindringkoeffizient, wenn man mit der bloßen Hand verschiedene Stoffe gleicher Temperatur berührt:

  • Stoffe mit hohem Wärmeeindringkoeffizienten (z. B. Metalle) werden als besonders kalt empfunden, wenn ihre Temperatur unter derjenigen der Haut liegt.
  • Stoffe mit niedrigem Wärmeeindringkoeffizienten (z. B. Dämmstoffe oder Holz) werden hingegen bei derselben Temperatur als wärmer empfunden.

Entsprechendes gilt auch, wenn der Körper wärmer als die Haut ist.

Literatur

  • Wolfgang M. Willems, Kai Schild: Wärmeschutz. Grundlagen – Berechnung – Bewertung, 2. Auflage, Springer Fachmedien, Wiesbaden 2013, ISBN 978-3-658-02570-0.

Weblinks

Einzelnachweise

  1. Norbert Bauer: Leitfaden zur Wärmefluss-Thermographie : zerstörungsfreie Prüfung mit Bildverarbeitung. Fraunhofer-Allianz Vision, Erlangen 2005, ISBN 3-8167-6754-0.
  2. Hans Dieter Baehr, Karl Stephan: Wärme- und Stoffübertragung. 4. Aufl. Springer, Berlin 2004, ISBN 3-540-40130-X, S. 172.