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.

Definition und Einheit

Wärmeeindringkoeffizient ist definiert als:

$ b={\sqrt {\lambda \cdot \rho \cdot c}}. $

mit

• $ \lambda $ Wärmeleitfähigkeit in W / (m·K)
• $ \rho $ Dichte in kg / m³
• $ c $ spezifische Wärmekapazität in J / (kg K).

Der Wärmeeindringkoeffizient hat die SI-Einheit $ \mathrm {\frac {J}{K\,m^{2}\,{\sqrt {s}}}} $. Er ist eine temperaturabhängige Stoffeigenschaft, da vor allem die Dichte temperaturabhängig ist.

Beschreibung

Werden zwei halbunendlich ausgedehnte Körper mit unterschiedlichen Anfangstemperaturen $ T_{1} $ und $ T_{2} $ in perfekten thermischen Kontakt gebracht, so kann die Kontakttemperatur $ T_{m} $ (d. h. die Temperatur der Kontaktfläche) mit den Wärmeeindringkoeffizienten $ b_{1} $ und $ b_{2} $ der beiden Stoffe bestimmt werden:^[2]

$ T_{m}=T_{1}+{\frac {b_{2}}{b_{1}+b_{2}}}(T_{2}-T_{1})={\frac {b_{1}\cdot T_{1}+b_{2}\cdot T_{2}}{b_{1}+b_{2}}}. $

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

• Wärmeeindringkoeffizient (abgerufen am 3. Januar 2020)
• In-situ-Analyse von Ablagerungsstoffeigenschaften in Dampferzeugern (abgerufen am 3. Januar 2020)
• Bauphysikalische Grundlagen einer frappierenden Temperaturmessung (abgerufen am 3. Januar 2020)
• Entwicklung thermisch optimierter Wandelemente aus Massivholzplatten mit eingefrästen Lufteinschlüssen (abgerufen am 3. Januar 2020)
• Entwicklung von Kompositdämmstoffen auf Basis von Frässpänen aus Holz (abgerufen am 3. Januar 2020)

Einzelnachweise