Wärmestrom: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 23. Februar 2022, 10:28 Uhr

Name

Wärmestrom

${\mathit {\Phi }}$ , ${\dot {Q}}$

Größen- und Einheitensystem	Einheit	Dimension
SI	W = kg·m²·s⁻³	L²·M·T⁻³

Der Wärmestrom oder Wärmefluss (Formelzeichen nach DIN 1304: ${\dot {Q}}$ , $\Phi _{\mathrm {th} }$ oder $\Phi$ ) ist eine physikalische Größe zur quantitativen Beschreibung von Wärmeübertragungsvorgängen. Er beschreibt die Menge an Wärmeenergie δQ, die in der Zeitspanne δt von einem Ort hoher Temperatur zu einem Ort niederer Temperatur übertragen wird:^[1]

\Phi ={\dot {Q}}={\frac {\delta Q}{\delta t}}

.

Die Schreibweise mit $\delta$ symbolisiert, dass Wärme keine Zustandsgröße, sondern eine Prozessgröße ist.

Der Wärmestrom ${\dot {Q}}$ ist eine bei Wärmeleitung übertragene Wärmeleistung und wird daher in Watt angegeben:

\mathrm {W} ={\frac {\mathrm {J} }{\mathrm {s} }}={\frac {\mathrm {kg} \,\mathrm {m} ^{2}}{\mathrm {s} ^{3}}}

.

Er kann nicht direkt gemessen werden, sondern beruht immer auf Temperaturdifferenzmessung, zum Beispiel in Kalorimetern. Zudem ist er proportional zu der materialabhängigen Wärmeleitfähigkeit.

Die Wärmeenergie eines natürlichen Systems fließt von selbst immer vom Bereich mit der höheren Temperatur zum Bereich mit der niedrigeren Temperatur, was durch Zunahme der Entropie beschrieben wird. Soll Wärmeenergie in die umgekehrte Richtung transportiert werden, so muss zusätzlich Arbeit verrichtet werden, was die Entropie weiter zunehmen lässt, die von einem anderen System aufgenommen wird (hier: Umwelt bzw. Universum, siehe auch Wärmepumpe). Die beobachtbaren Realitäten thermodynamische Temperatur, Fließen von Wärmeenergie wie von selbst und Aufspaltung der Wärmeenergie in einen exergonischen und anergonischen Teil werden im Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik beschrieben.

Siehe auch

Wärmestromdichte
Wärmeleitung
Wärmeübergangskoeffizient – Beschreibung des Wärmeübergangs an Grenzflächen
Thermische Leistung

Einzelnachweise

↑ Paul Allen Tipler, Gene Mosca: Physik für Wissenschaftler und Ingenieure. Hrsg.: Jenny Wagner. 7. dt. Auflage. Springer Spektrum, Berlin Heidelberg 2015, ISBN 978-3-642-54165-0.

[1] Paul Allen Tipler, Gene Mosca: Physik für Wissenschaftler und Ingenieure. Hrsg.: Jenny Wagner. 7. dt. Auflage. Springer Spektrum, Berlin Heidelberg 2015, ISBN 978-3-642-54165-0.

[1]

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-{{Dieser Artikel|behandelt die Bedeutung in der Physik. Der philosophische Begriff Wärmestrom findet sich unter [[Wärmestrom/Kältestrom]].}}
+{{Dieser Artikel|behandelt die Bedeutung in der Physik. Der philosophische Begriff Wärmestrom findet sich unter [[Wärmestrom/Kältestrom]]. Mit Wärmestrom kann auch der Strom zum Betreiben von [[Elektrogebäudeheizung]]en gemeint sein.}}
 {{Infobox Physikalische Größe
 |Name= Wärmestrom
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 |SieheAuch=
 }}
-Der '''Wärmestrom''' oder '''Wärmefluss''' ([[Formelzeichen]] nach [[DIN 1304]]: <math>\dot{Q}</math>, <math>\Phi_\mathrm{th}</math> oder <math>\Phi</math>) ist eine [[physikalische Größe]] zur quantitativen Beschreibung von [[Wärmeübertragung]]svorgängen. Er ist definiert als die in der [[Zeit]]&nbsp;''δt'' übertragene [[Wärme]]energie&nbsp;''δQ'':<ref>{{Literatur|Autor=Paul Allen Tipler, Gene Mosca|Herausgeber=Jenny Wagner|Titel=Physik für Wissenschaftler und Ingenieure|Auflage=7. dt. Aufl|Verlag=Springer Spektrum|Ort=Berlin Heidelberg|Jahr=2015|ISBN=978-3-642-54165-0}}</ref>
+Der '''Wärmestrom''' oder '''Wärmefluss''' ([[Formelzeichen]] nach [[DIN 1304]]: <math>\dot{Q}</math>, <math>\Phi_\mathrm{th}</math> oder <math>\Phi</math>) ist eine [[physikalische Größe]] zur quantitativen Beschreibung von [[Wärmeübertragung]]svorgängen. Er beschreibt die Menge an [[Wärme]]energie&nbsp;''δQ,'' die in der Zeitspanne ''δt'' von einem Ort hoher Temperatur zu einem Ort niederer Temperatur übertragen wird:<ref>{{Literatur|Autor=Paul Allen Tipler, Gene Mosca|Herausgeber=Jenny Wagner|Titel=Physik für Wissenschaftler und Ingenieure|Auflage=7. dt. Aufl|Verlag=Springer Spektrum|Ort=Berlin Heidelberg|Jahr=2015|ISBN=978-3-642-54165-0}}</ref>
-:<math>I = \dot{Q} = \frac{\delta Q}{\delta t}</math>.
+:<math>\Phi = \dot{Q} = \frac{\delta Q}{\delta t}</math>.
 Die Schreibweise mit <math>\delta</math> symbolisiert, dass [[Wärme]] keine [[Zustandsgröße]], sondern eine [[Prozessgröße]] ist.
-Der Wärmestrom <math>\dot{Q}</math> ist eine Wärme[[leistung (Physik)|leistung]] und wird in [[Watt (Einheit)|Watt]] angegeben:
+Der Wärmestrom <math>\dot{Q}</math> ist eine bei Wärmeleitung übertragene Wärme[[leistung (Physik)|leistung]] und wird daher in [[Watt (Einheit)|Watt]] angegeben:
 :<math>\mathrm{W} = \frac{\mathrm{J}}{\mathrm{s}} = \frac{\mathrm{kg}\,\mathrm{m}^2}{\mathrm{s}^3}</math>.
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 Er kann nicht direkt gemessen werden, sondern beruht immer auf Temperaturdifferenzmessung, zum Beispiel in [[Kalorimeter|Kalorimetern]]. Zudem ist er proportional zu der materialabhängigen [[Wärmeleitfähigkeit]].
-Die Wärmeenergie fließt ''von selbst'' immer vom Bereich mit der höheren Temperatur zum Bereich mit der niedrigeren Temperatur. Soll Wärmeenergie in die umgekehrte Richtung transportiert werden, so muss zusätzlich Arbeit verrichtet werden, weil sonst die [[Entropie]] abnehmen würde, was im Widerspruch zum [[Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik|Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik]] stünde, siehe auch [[Wärmepumpe]].
+Die Wärmeenergie eines [[System|natürlichen Systems]] fließt ''von selbst'' immer vom Bereich mit der höheren Temperatur zum Bereich mit der niedrigeren Temperatur, was durch ''Zunahme der [[Entropie]]'' beschrieben wird. Soll Wärmeenergie in die umgekehrte Richtung transportiert werden, so muss zusätzlich Arbeit verrichtet werden, was die Entropie weiter zunehmen lässt, die von einem anderen System aufgenommen wird (hier: Umwelt bzw. Universum, siehe auch [[Wärmepumpe]]). Die beobachtbaren Realitäten [[thermodynamische Temperatur]], Fließen von Wärmeenergie wie ''von selbst'' und Aufspaltung der Wärmeenergie in einen [[Exergie|exergonischen]] und [[Anergie|anergonischen]] Teil werden im [[Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik|Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik]] beschrieben.
 == Siehe auch ==