Verschiebearbeit in offenen Systemen
Die Arbeit, die zur Aufrechterhaltung der Strömung entgegen der unterschiedlichen statischen Drücke zwischen Ein- und Ausgang eines offenen Systems erforderlich ist, wird als Verschiebearbeit bezeichnet!
Einleitung
Viele thermodynamische Vorgänge laufen in offenen...
Reversibilität von thermodynamischen Prozessen (Entropie)
Als reversible Prozesse werden in der Thermodynamik Zustandsänderungen bezeichnet, die aus energetischer Sicht umkehrbar sind!
Einleitung
Die freie adiabate Expansion eines idealen Gases in einem Vakuum zeigte, dass sich dieser Prozess nicht mit...
Was ist der Joule-Thomson-Effekt?
Als Joule-Thomson-Effekt bezeichnet man die Abnahme der Temperatur bei realen Gasen, wenn diese gegen einen geringeren Druck expandieren!
Im Artikel Freie Expansion eines idealen Gases im Vakuum wurde erläutert, dass die in...
Freie adiabate Expansion eines idealen Gases im Vakuum
Die Expansion eines idealen Gases gegen ein Vakuum in einem adiabaten System ist ein isothermer Prozess!
Im Artikel zum isentropen Prozess wurde bereits angedeutet, dass die oft gleichgesetzte Bezeichnung "adiabatischer Prozess" an...
Dissipative thermodynamische Prozesse in adiabaten Systemen
Erfahre in diesem Artikel mehr über die mathematische Beschreibung von dissipativen Prozessen mit Hilfe der Polytropengleichungen.
Verrichtete Arbeit in adiabaten Systemen
Viele technische Prozesse laufen in sehr kurzen Zeiten ab, wie bspw. die...
Polytroper Prozess in einem geschlossenen System
Erfahre in diesem Artikel mehr über polytrope thermodynamische Prozesse in geschlossenen Systemen.
Ausgewählte Prozesse im Volumen-Druck-Diagramm
Die untere Abbildung zeigt den Verlauf des Drucks in Abhängigkeit des Volumens für einen isobaren, isochoren, isothermen...
Herleitung der Formeln für Arbeit und Wärme eines polytropen Prozesses
Erfahre in diesem Artikel mehr über die Herleitung der Formeln für die Berechnung der Arbeit, Wärme und Änderung der inneren Energie bei polytropen Prozessen.
Polytrope Zustandsgleichungen
Im Artikel Polytroper Prozess in einem geschlossenen...
Herleitung der Formeln für den isentropen „adiabaten“ Prozess
Erfahre in diesem Artikel mehr über die Herleitung der Formeln und Gleichungen zur Beschreibung des isentropen (adiabaten) Prozesses.
Grundgleichungen
Für die Herleitung der Zustandsgleichungen des isentropen Prozesses wird zunächst der erste Hauptsatz der...
Isentroper („adiabater“) Prozess in einem geschlossenen System
Als isentroper Prozess bezeichnet man eine reversible Zustandsänderung in einem adiabaten System.
Definition
Während bei einem isochoren Prozess keine Volumenänderungsarbeit umgesetzt wird (WV=0) und sich beim isothermen Prozess keine Änderung der inneren Energie...
Isothermer Prozess in einem geschlossenen System
Erfahre in diesem Artikel mehr über die Berechnung von Druck, Volumen, Arbeit und Wärme bei einem isothermen Prozess in einem geschlossenen System.
Eine Zustandsänderung bei der sich die Temperatur nicht ändert, bezeichnet...
Isochorer Prozess in einem geschlossenen System
Erfahre in diesem Artikel mehr über die Berechnung von Druck, Temperatur, Arbeit und Wärme bei einem isochoren Prozess in einem geschlossenen System.
Ändert sich bei einer Zustandsänderung das Volumen des eingeschlossenen Gases...
Isobarer Prozess in einem geschlossenen System
Erfahre in diesem Artikel mehr über die Berechnung von Volumen, Temperatur, Arbeit und Wärme bei einem isobaren Prozess in einem geschlossenen System.
Eine Zustandsänderung bei der sich der Druck nicht ändert, wird...
Erklärung der Verflüssigung von Gasen (Van-der-Waals-Gleichung)
Erfahre in diesem Artikel, wie sich mit Hilfe der Van-der-Waals-Gleichung die Verflüssigung von Gasen bei hohen Drücken erklären lässt.
Van-der-Waals-Gleichung
Die ideale Gasgleichung beschreibt unter vereinfachten Bedingungen das Verhalten von idealen Gasen. Bei...
Was versteht man unter Dissipation von Energie?
Als Dissipation versteht man die (teilweise) Umwandlung einer Energieform in thermische Energie, die nicht mehr vollständig zurück in die ursprüngliche Energieform umgewandelt werden kann.
Definition
Das Wort Dissipation kommt aus dem Lateinischen und...
Volumenänderungsarbeit (Volumenarbeit)
Die Volumenänderungsarbeit (Volumenarbeit) entspricht der am Gas oder vom Gas verrichteten Arbeit aufgrund des wirkenden Gasdrucks bei Volumenänderung.
Wärmekraftmaschinen und Wärmepumpen
In der Thermodynamik spielen Gase eine wichtige Rolle. Durch sie findet beispielsweise...
Herleitung der Volumenänderungsarbeit (Volumenarbeit)
Erfahre in diesem Artikel, weshalb die Fläche unter der Kurve im Volumen-Druck-Diagramm der Volumenänderungsarbeit entspricht.
Im Artikel Volumenänderungsarbeit wurde ohne nähere Erläuterung gesagt, dass die Fläche unter der Zustandskurve in einem...
Dissipation von Energie in geschlossenen Systemen
Erfahre in diesem Artikel, warum bei Vorgängen mit Reibung, die Volumenänderungsarbeit des Gases nicht dem vom System verrichteten Arbeit entspricht.
Volumenänderungsarbeit (Volumenarbeit)
Im Artikel Volumenänderungsarbeit wurde ausführlich erläutert, dass die vom Gas oder...
Kühlen von Getränken mit Eiswürfel (Herleitung und Berechnung mit Formel)
Erfahre in diesem Artikel mehr zur Berechnung der Endtemperatur eines Getränkes beim Kühlen mit Eiswürfel.
Einleitung (Excel-Tabelle zur Berechnung)
Möchte man im Sommer ein warmes Getränk relativ schnell kühlen, so nutzt man hierzu...
Warum kocht Wasser in großen Höhen früher?
Aufgrund des geringeren Drucks sinkt der Siedepunkt des Wassers und das Wasser kocht in großen Höhen früher.
https://www.youtube.com/watch?v=xGDSRWEc8F0
Kochen auf dem Mount Everest
Mit zunehmender Höhe über dem Meeresspiegel nimmt der Luftdruck mehr und...
Warum erhöhen sich Druck und Temperatur bei der Kompression eines Gases?
Die Energiezufuhr durch Arbeit während der Kompression eines Gases führt zur Erhöhung des Drucks und der Temperatur.
Während eine Temperaturerhöhung durch Wärmezufuhr direkt aus der Alltagserfahrung heraus nachvollziehbar ist, ist eine Temperaturerhöhung...
Unterschied zwischen Verdampfungswärme und Verdampfungsenthalpie
Die zugeführte Verdampfungswärme (Prozessgröße) führt bei einer isobaren Verdampfung zur Änderung der Enthalpie des Stoffes (Zustandsgröße).
Volumenausdehnung beim Verdampfen
Im Artikel Spezifische Verdampfungswärme (latente Wärme) wurde erläutert, dass die Verdampfungswärme für das Aufbrechen...
Frostschutzberegnung
Bei der Frostschutzberegnung bleiben die Blüten durch die freiwerdende Erstarrungswärme während des Gefrierens des Wassers vor zu niedrigen Temperaturen geschützt.
https://www.youtube.com/watch?v=IC4x88B7IaA
Sind die heranwachsenden Früchte von Sträuchern oder Bäumen in kalten Frühlingsnächten Minusgraden...
Warum sind Verbrennungen an Wasserdampf gefährlicher als an flüssigem Wasser?
Verbrennungen an Wasserdampf sind deshalb gefährlicher, weil beim Kondensieren zusätzlich latente Wärme in Form von Kondensationswärme freigesetzt wird.
https://www.youtube.com/watch?v=IC4x88B7IaA
Um einen flüssigen Stoff zu verdampfen muss Wärme zugeführt werden, um die intermolekularen Bindungen...
Warum löscht Wasser Feuer?
Wasser entzieht der Brandstelle durch die Aufnahme einer sehr großen Wärmemenge beim Verdampfen, der Brandstelle Energie und kühlt sie somit aus, bis das Feuer erlischt!
https://www.youtube.com/watch?v=IC4x88B7IaA
Die einfache Antwort auf diese Wäre würde...
Spezifische Erstarrungswärme (latente Wärme)
Als spezifische Erstarrungswärme bezeichnet man die zum Erstarren einer Flüssigkeit abzuführende Wärmeenergie pro Kilogramm des Stoffes!
https://www.youtube.com/watch?v=IC4x88B7IaA
Schmelzen und Erstarren
Im Artikel zur spezifischen Schmelzwärme wurde ausführlich erläutert, dass beim Schmelzen eines Feststoffes Energie...
Spezifische Schmelzwärme (latente Wärme)
Als spezifische Schmelzwärme (Schmelzenthalpie) bezeichnet man die zum Schmelzen einer Flüssigkeit notwendige Wärmeenergie pro Kilogramm des Stoffes!
https://www.youtube.com/watch?v=IC4x88B7IaA
Schmelzprozess
Wird ein Feststoff mehr und mehr erwärmt, dann wird irgendwann der Schmelzpunkt erreicht. In diesem...
Spezifische Kondensationswärme (latente Wärme)
Als spezifische Kondensationswärme bezeichnet man die zur Kondensation eines Gases abzuführende Wärmeenergie pro Kilogramm des Stoffes!
https://www.youtube.com/watch?v=IC4x88B7IaA
Verdampfung und Kondensation
Im Artikel zur Spezifischen Verdampfungswärme wurde ausführlich erläutert, dass beim Verdampfen einer Flüssigkeit Energie...
Spezifische Verdampfungswärme (latente Wärme)
Als spezifische Verdampfungswärme (Verdampfungsenthalpie) bezeichnet man die zur Verdampfung einer Flüssigkeit notwendige Wärmeenergie pro Kilogramm des Stoffes!
https://www.youtube.com/watch?v=IC4x88B7IaA
Verdampfungsprozess
Wird eine Flüssigkeit mehr und mehr erwärmt, dann wird irgendwann der Siedepunkt erreicht. In diesem...
Van-der-Waals-Gleichung (Gasgesetz für reale Gase)
Die Van-der-Waals-Gleichung beschreibt den Zusammenhang zwischen Druck, Volumen und Temperatur für reale Gase.
Ideale Gasgleichung (Gasgesetz für ideale Gase)
In thermodynamischen Prozessen werden Gase der Einfachheit halber häufig als ideale Gase betrachtet. Je...
Warum bleibt die Temperatur bei einer Änderung des Aggregatzustandes konstant?
Während der Änderung des Aggregatzustandes wird die zugeführte Energie nicht zur Erhöhung der Bewegungsenergie der Teilchen genutzt, sondern zur Änderung der Bindungsenergien.
https://www.youtube.com/watch?v=sipuGy5AhUc
Konstante Temperatur beim Verdampfen und Schmelzen
Wird Wasser mit einem...
Herleitung der Richmannsche Mischungsregel (Mischtemperatur von Flüssigkeiten)
Die Richmannsche Mischungsregel beschreibt die sich im thermodynamischen Gleichgewicht ergebende Endtemperatur, wenn zwei Körper mit unterschiedlichen Anfangstemperaturen in Kontakt gebracht werden.
https://www.youtube.com/watch?v=qcthbKp6jlo
Adiabater Mischungsvorgang
Werden zwei Körper mit unterschiedlichen Temperaturen in Kontakt miteinander gebracht,...
Erwärmung und Abkühlung von mehreren Gegenständen
Erfahre in diesem Artikel mehr über die Berechnung der sich einstellenden Endtemperatur von mehreren Gegenständen mit unterschiedlichen Temperaturen.
Erwärmung mehrerer Gegenstände
Ob gewollt oder ungewollt, hat man es bei realen Erwärmungsprozessen oder Abkühlvorgängen...
Wärmekapazität von Gegenständen
Als Wärmekapazität versteht man die erforderliche Wärmeenergie die nötig ist, um die Temperatur eines Gegenstandes um 1 Kelvin (1 °C) zu erhöhen. Erfahren Sie in diesem Artikel mehr darüber.
Spezifische Wärmekapazität von...
Kalorimeter zur Ermittlung der spezifischen Wärmekapazitäten von Flüssigkeiten
Die Kalorimetrie beschäftigt sich mit der Messung von Wärmemengen. Diese Messungen beruhen auf Temperaturänderungen, anhand deren die umgesetzten Wärmemengen ermittelt werden.
Versuchsaufbau
Die in der Kalorimetrie verwendeten Versuchsaufbauten werden als Kalorimeter bezeichnet (vom...
Spezifische Wärmekapazität von Gasen (bei konstantem Druck bzw. Volumen)
Aufgrund der Kompressibilität muss bei Gasen zwischen der isobaren und der isochoren spezifischen Wärmekapazität unterschieden werden.
https://www.youtube.com/watch?v=P7aJwJhYPGw
Unterscheidung zwischen isochorer und isobarer Wärmezufuhr
Anders als bei flüssigen oder festen Materialien, kommt bei gasförmigen Stoffen...
Spezifische Wärmekapazität von Wasser
Die spezifische Wärmekapazität von Wasser ist von der Temperatur abhängig und stark abhängig vom Aggregatzustand.
https://www.youtube.com/watch?v=P7aJwJhYPGw
Die spezifische Wärmekapazität ist keine reine Stoffkonstante, sondern je hängt von der Temperatur und vor allem vom...
Spezifische Wärmekapazität ausgewählter Stoffe
Erfahre in diesem Artikel mehr über die spezifische Wärmekapazität von Stoffen und die Auswirkungen auf das zeitliche Temperaturverhalten bei Wärmezufuhr oder Wärmeabfuhr.
https://www.youtube.com/watch?v=P7aJwJhYPGw
Definition der spezifischen Wärmekapazität
Die spezifische Wärmekapazität gibt anschaulich an, wie...
Wichtige Anmerkungen zur spezifischen Wärmekapazität
https://www.youtube.com/watch?v=P7aJwJhYPGw
Definition der spezifischen Wärmekapazität
Die spezifische Wärmekapazität c beschreibt den Zusammenhang zwischen einer Wärmezufuhr Q und der damit verbundenen Temperaturerhöhung ΔT eines Stoffes der Masse m:
begin{align}label{q}& boxed{Q = c cdot m cdot...
Spezifische Wärmekapazität (Herleitung und Definition)
Die spezifische Wärmekapazität gibt anschaulich an, wie viel Wärme einem Stoff der Masse 1 kg zugeführt werden muss, um dessen Temperatur um 1 K (1 °C) zu erhöhen.
https://www.youtube.com/watch?v=P7aJwJhYPGw
Einleitung
Die Temperatur eines Stoffes...
Berechnung der inneren Energie für ideale Gase
Erfahre in diesem Artikel mehr über die Berechnung der inneren Energie für ideale Gase.
Erster Hauptsatz der Thermodynamik
Im Artikel Innere Energie von idealen Gasen wurde ausführlich erläutert, dass bei idealen Gasen nur...
Innere Energie von idealen Gasen
Bei idealen Gasen hängt die Änderung der inneren Energie direkt mit der Änderung der Temperatur zusammen.
Vereinfachte Annahmen für ideale Gase
In der Thermodynamik spielen vor allem Gase eine wichtige Rolle. Man denke...
Gesetz von Gay-Lussac für ideale Gase
Das Gesetz von Gay-Lussac beschreibt die Zunahme des Volumens bei zunehmender Temperatur für eine Zustandsänderung bei konstantem Druck (isobarer Prozess).
Isobare Zustandsänderung
Erfolgen thermodynamische Prozesse bei konstantem Druck, so werden diese auch als isobare...
Gesetz von Amontons für ideale Gase
Das Gesetz von Amontons beschreibt die Zunahme des Druck bei zunehmender Temperatur für eine Zustandsänderung bei konstantem Volumen (isochorer Prozess).
Isochore Zustandsänderung
Erfolgen thermodynamische Prozesse bei konstantem Volumen, so werden diese auch als...
Gesetz von Boyle-Mariotte für ideale Gase
Das Gesetz von Boyle-Mariotte beschreibt die Zunahme des Druck bei abnehmendem Volumen für eine Zustandsänderung bei konstanter Temperatur (isothermer Prozess).
Isotherme Zustandsänderung
Erfolgen thermodynamische Prozesse bei konstanter Temperatur, so werden diese als isotherme...
Warum gefriert ein See im Winter von oben zu?
Erfahren sie in diesem Artikel, warum ein See im Winter immer von oben zufriert.
Die Dichteanomalie des Wassers hat eine existenzielle Bedeutung für das Leben auf der Erde. Genauer gesagt: für das...
Der Golfstrom & das globale Förderband der Erde
Als Golfstrom bezeichnet man eine Meeresströmung im Atlantik, die als Teil des globalen Förderbandes der Erde das Klima in Nord- und Westeuropa entscheidend beeinflusst.
Das globale Förderband
In der unten abgebildeten Weltkarte ist...
Unterschied zwischen Wärmeleitfähigkeit, Temperaturleitfähigkeit, Wärmeübergangskoeffizient und Wärmedurchgangskoeffizient
Erfahre in diesem Artikel mehr über die Unterschiede und Bedeutung von Wärmeleitfähigkeit, Temperaturleitfähigkeit, Wärmeübergangskoeffizient und Wärmedurchgangskoeffizient, etc.
Wärmeleitfähigkeit
Die Wärmeleitfähigkeit (lambda) beschreibt den stationären Wärmetransport durch Wärmeleitung infolge eines Temperaturgradienten (frac{Delta T}{Delta x})....
Warum befinden sich Heizkörper meist unter einem Fenster?
Erfahre in diesem Artikel warum sich Heizkörper meist unter einem Fenster befinden?
Warmwasserheizungen nutzen das Prinzip der Wärmeströmung. Das Wasser wird dabei durch eine Wärmequelle erwärmt und dann mithilfe von Pumpen zu...
Viskosität eines idealen Gases
Die Viskosität von (idealen) Gasen beruht auf dem Impulstransport aufgrund von Diffusionsprozesse zwischen den einzelnen Fluidschichten
Definition der Viskosität
Im Artikel Viskosität wurde die Ursache der Viskosität hauptsächlich auf Anziehungskräfte zwischen den Schichten...
Thermische Zustandsgleichung idealer Gase (allgemeine Gasgleichung)
Die thermische Zustandsgleichung (allgemeine Gasgleichung) beschreibt den Zusammenhang zwischen Druck, Volumen, Masse und Temperatur eines idealen Gases.
Einflussgrößen auf den Gasdruck
Die untere Abbildung zeigt einen gasgefüllten Zylinder, der mit einem beweglichen Kolben...
Thermische Grenzschicht und Konzentrationsgrenzschicht
Neben der hydrodynamischen Grenzschicht beeinflusst auch die thermische Grenzschicht und die Konzentrationsgrenzschicht den gesamten Wärme- und Stofftransport einer Strömung entscheidend.
Temperaturgrenzschicht (thermische Grenzschicht)
Im Artikel zur hydrodynamischen Grenzschicht wurde am Beispiel einer überströmten...
Dimensionslose Kennzahlen der Grenzschichten (Prandtl-Zahl, Schmidt-Zahl, Lewis-Zahl)
Zur Beschreibung des Wärme- und Stofftransports führt man dimensionslose Kennzahlen ein, um die Transportvorgänge innerhalb der Grenzschichten zu beschreiben.
Zwischen einem strömenden Fluid und einer festen Oberfläche, kommt es zur Ausbildung verschiedener...
Prandtl-Zahl
Die Prandtl-Zahl ist eine dimensionslose Ähnlichkeitskenngröße zur Beschreibung des Wärme- und Impulstransports.
Definition
Im Artikel zu den verschiedenen Grenzschichten wurde auf die Bedeutung dieser Grenzschichten was den Wärme- und Stoffübergang angeht, bereits ausführlicher...
Lewis-Zahl
Die Lewis-Zahl ist eine dimensionslose Ähnlichkeitskenngröße zur Beschreibung des Wärme- und Stofftransports.
Die Lewis-Zahl kommt also immer dann ins Spiel, wenn in einem strömenden Fluid sowohl ein Wärmetransport durch Leitung als auch...
Berechnung der Nusselt-Zahlen für erzwungene Strömungen über Platten und in Rohren
In diesem Artikel finden Sie Formeln zur Berechnung der lokalen und mittleren Nusselt-Zahlen für erzwungene Strömungen über Platten und in Rohren mit kreisförmigem Querschnitt.
Nusselt-Zahl
Die Definition und die Bedeutung der Nusselt-Zahl als...
Wärmeübergangskoeffizient für Konvektion
Der Wärmeübergangskoeffizient beschreibt den konvektiven Wärmeübergang von einem Festkörper auf ein strömendes Fluid und umgekehrt!
Einleitung
Der Wärmeübergangskoeffizient beschreibt den konvektiven Wärmeübergang von einem Festkörper auf ein strömendes Fluid (Gas bzw. Flüssigkeit) oder...
Nusselt-Zahl zur Beschreibung konvektiver Wärmeübergänge
Die Nusselt-Zahl ist eine dimensionslose Ähnlichkeitskenngröße zur Beschreibung des konvektiven Wärmeübergangs, unabhängig der Größe des Systems.
Einleitung
Der konvektive Wärmeübergang beschreibt den Wärmetransport zwischen einer festen Oberfläche und eines strömenden Fluids. Der dabei...
Hydrodynamische Grenzschicht
Die hydrodynamische Grenzschicht einer Strömung beeinflusst den Wärme- und Stofftransport entscheidend.
Einleitung
In diesem Artikel betrachten wir die Grenzschichten zwischen einem Festkörper und einem strömenden Fluid etwas näher. Solche Grenzschichten beeinflussen zum...
Temperaturverläufe und Wärmeströme durch verschiedene Geometrien
In diesem Artikel betrachten wir Temperaturverläufe und Wärmeströme durch eine ebene Wand, durch ein zylindrisches Rohr und durch eine Hohlkugel.
Einleitung
Temperaturdifferenzen verursachen Wärmeströmen. Diese Wärmeströme wiederum sorgen im stationären Fall je nach...
Wärmeleitung in Feststoffen und idealen Gasen
Die Wärmeleitfähigkeit in kristallinen, nicht-metallischen Feststoffen nimmt steigender Temperatur zunächst zu und dann wieder ab.
Phononen: Quasiteilchen der Gitterschwingungen
Unter Wärmeleitung versteht man den Transport von thermischer Energie durch einen Stoff...
Thermodynamische Herleitung des Stefan-Boltzmann-Gesetzes
In diesem Artikel wird das Stefan-Boltzmann-Gesetz mit Hilfe der Gesetzmäßigkeiten der Thermodynamik hergeleitet.
https://www.youtube.com/watch?v=w5o2GyUbpBQ
Einleitung
Für die Herleitung des Stefan-Boltzmann-Gesetzes müssen zunächst grundlegende Zusammenhänge geklärt werden. Auf diese wird in den folgenden Abschnitten näher...
Unterschiedliche Formen des Planck’schen Strahlungsgesetzes
Das Planck'sche Strahlungsgesetz kann in unterschiedlichen Formen dargestellt werden. Auf die wichtigsten wird in diesem Artikel eingegangen.
https://www.youtube.com/watch?v=7oS558rVGqk
Einleitung
Mithilfe des Planck'schen Strahlungsgesetzes lässt sich die von schwarzen Körper ausgesendete Strahlung mathematisch beschreiben. Dabei...
Planck’sches Strahlungsgesetz und Wien’sches Verschiebungsgesetz
Das Planck'sche Strahlungsgesetz beschreibt die ausgesendete Strahlung von schwarzen Körpern und das Wien'sche Verschiebungsgesetz das spektrale Intensitätsmaximum dieser Strahlung.
https://youtu.be/lJWUz0El_fQ
Planck'sches Strahlungsgesetz
Das ausgesendete Wellenlängenspektrum der Schwarzkörperstrahlung wie es die untere Abbildung zeigt konnte...
Laser-Flash Verfahren zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit (LFA)
Beim Laser-Flash Verfahren (LFA, Laser-Flash Apparatur) bestimmt man die Wärmeleitfähigkeit über die Temperaturausbreitung in einer Probe, die mit Hilfe eines kurzzeitigen Laser-Impuls von der einen Seite erwärmt wird.
Laser-Flash-Verfahren (Laser Flash Apparatus,...
Heizdrahtverfahren zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit (THW)
Beim Heizdrahtverfahren (Transient Hot Wire, THW) bestimmt man die Wärmeleitfähigkeit über die zeitliche Temperaturerhöhung einer Probe in einem gewissen Abstand zu einem Heizdraht.
Aufbau
Beim Heizdrahtverfahren bestimmt man die Wärmeleitfähigkeit anhand der zeitlichen...
Guarded-Hot-Plate Verfahren zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit (GHP)
Beim Guarded-Hot-Plate Verfahren (GHP) bestimmt man die Wärmeleitfähigkeit über die elektrische Leistung einer Heizplatte bei gezielter Wärmeführung.
Wärmeleitfähigkeit
Die Wärmeleitfähigkeit ist ein Maß wie gut oder schlecht ein Material Wärme durch sich hindurch...
Heat-Flow-Meter Verfahren zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit (HFM)
Beim Heat-Flow-Meter Verfahren (HFM) bestimmt man die Wärmeleitfähigkeit über die vergleichende Messung des Wärmestroms mit Hilfe einer Referenzprobe.
Wärmeleitfähigkeit
Die Wärmeleitfähigkeit ist ein Maß wie gut oder schlecht ein Material Wärme durch sich...
Herleitung der Wärmeleitungsgleichung (Diffusionsgleichung)
Die Wärmeleitungsgleichung beschreibt für die Wärmeleitung das zeitliche und räumliche Verhalten der Temperatur.
Herleitung der Wärmeleitungsgleichung
Wir betrachten zunächst den eindimensionalen Fall der Wärmeleitung. Dieser lässt sich mit einem langen dünnen Stab in...
Wärmeübertragung durch Wärmestrahlung
Beim Wärmetransport durch Wärmestrahlung wird Wärme ohne das Vorhandensein eines Stoffes durch elektromagnetische Strahlung transportiert!
Die in separaten Artikeln erläuterten Mechanismen der Wärmeströmung und der Wärmeleitung haben eines gemeinsam: es müssen Teilchen...
Wärmeübertragung durch Strömung (Konvektion)
Beim Wärmetransport durch Konvektion fließt Wärme mit einem strömenden Stoff mit (auch Wärmeströmung genannt).
Einleitung
Eine Möglichkeit der Wärmeübertragung besteht darin, dass heiße Stoffe von einer Stelle zur anderen strömen und dabei entsprechend...
Wärmeübertragung durch Wärmeleitung
Bei der Wärmeübertragung durch Wärmeleitung wird Wärme durch einen Stoff hindurchgeleitet. Thermische Energie wird dabei auf atomarer Ebene von Teilchen zu Teilchen weitergeleitet.
Einleitung
Das Prinzip der Wärmeströmung (Konvektion) kann grundsätzlich nur in...
Experimentelle Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit
Erfahren Sie in diesem Artikel mehr über die experimentelle Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit von Stoffen mit Hilfe von Wasserdampf und Eis.
Wärmeleitfähigkeit
Die Wärmeleitfähigkeit ist ein Maß wie gut oder schlecht ein Material Wärme...
Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert)
Der Wärmedurchgangskoeffizient (ugs. U-Wert) beschreibt den Wärmetransport durch einen festen Gegenstand, der sich zwischen zwei Fluiden (Gas oder Flüssigkeit) mit unterschiedlichen Temperaturen befindet.
Definition und Einheit des U-Werts
Der U-Wert U gibt an...
Wärmeleitfähigkeit von Gasen
Die Wärmeleitfähigkeit von idealen Gasen ist für nicht allzu stark verdünnte Gase nicht vom Druck abhängig. Für verdünnte Gase gilt dies nicht mehr.
Einleitung
Im Artikel Wärmeleitung in Feststoffen und idealen Gasen wurde...
Wärmestrom: Definition und Richtung
Der Wärmestrom beschreibt die pro Zeiteinheit übertragene Wärmeenergie, d.h. eine Wärmeleistung. Antrieb für den Wärmestrom ist eine Temperaturdifferenz.
Richtung des Wärmeflusses
Stehen zweier Gegenstände mit unterschiedlichen Temperaturen in Kontakt miteinander, so sind diese...
Wärmeleitfähigkeit (Fouriersches Gesetz)
Die Wärmeleitfähigkeit ist ein Maß wie gut oder schlecht ein Material Energie in Form von Wärme durch sich hindurch leitet (Maß für die Stärke der Wärmeleitung)!
Wärmeleitung
Im Allgemeinen kann Wärme auf drei...
Aufbau und Funktion einer Thermoskanne
Erfahre in diesem Artikel mehr über den Aufbau und die Funktion einer Thermoskanne.
Der Grund, weshalb heißer Tee oder Kaffee in einer Thermoskanne so lange warm bleibt, liegt im besondere Aufbau der...
Wärmeübertragung (Wärmetransport)
Als Wärmeübertragung bezeichnet man den Transport von thermischer Energie von einem wärmeren auf einen kühleren Gegenstand.
Beispiel 1: Gebäude
Die untere Abbildung zeigt die Wärmebildaufnahme eines Gebäudes. Aufgrund der Farbcodierung wird hierdurch die...
Wärme und thermodynamisches Gleichgewicht
Wärme bezeichnet in der Thermodynamik ein Energietransport aufgrund einer Temperaturdifferenz. Wärmeenergie ist in diesem Sinne niemals "Inhalt" eines Gegenstandes!
Temperaturangleichung zweier Stoffe
Die Alltagserfahrung zeigt, dass sich die Temperaturen zweier Gegenstände mit der...
Die Prozessgrößen: Wärme und Arbeit
Arbeit und Wärme sind Prozessgrößen, die in der Thermodynamik den Prozess der Energiezufuhr oder -abfuhr eines Körpers beschreiben!
Energiezufuhr durch Arbeit und Wärme
Einem Stoff kann Energie in unterschiedlichen Formen zugeführt werden; zum...
Innere Energie & Erster Hauptsatz der Thermodynamik
Als innere Energie bezeichnet man die Summe der verschiedenen Energieformen auf mikroskopischer Ebene im Inneren eines Stoffes.
Energieübertragung durch Wärme und Arbeit
Im Artikel Die Prozessgrößen: Wärme und Arbeit wurde ausführlich erläutert, dass...
Thermodynamische Systeme
Ein System ist ein Raumbereich, innerhalb dessen thermodynamische Prozesse ablaufen. Die Systemgrenze grenzt das System zur Umgebung ab.
Definition des Begriffs des thermodynamischen Systems
Um thermodynamische Prozesse zu beschreiben, muss man sich zunächst...
Stefan-Boltzmann-Gesetz & Kirchhoffsches Strahlungsgesetz
Das Stefan-Boltzmann-Gesetz besagt, dass die Strahlungsleistung eines Gegenstandes im thermischen Gleichgewicht proportional zur vierten Potenz der Temperatur und direkt proportional zu dessen Oberfläche ist!
https://youtu.be/XqwstCOWEYU
Einleitung
Im Artikel Schwarzkörperstrahlung wurde bereits ausführlich erläutert, warum...
Innere Energie & Wärmekapazität von idealen Gasen (kinetische Gastheorie)
Erfahre in diesem Artikel mehr über den Zusammenhang innerer Energie und und Wärmekapazität vor dem Hintergrund der kinetischen Gastheorie.
https://www.youtube.com/watch?v=Rm6cALONaQI
Innere Energie
Im Artikel Gleichverteilungssatz wurde bereits ausführlich erläutert, dass sich die Energie eines...
Mittlere freie Weglänge & Stoßzahl (Herleitung)
Als mittlere freie Weglänge bezeichnet man die durchschnittliche Strecke, die ein Teilchen ohne Kollision mit anderen Teilchen zurücklegt!
https://www.youtube.com/watch?v=4eBO5KTvNUA
Einleitung
Im Artikel Maxwell-Boltzmann-Verteilung wurde gezeigt, dass sich die mittlere Geschwindigkeit (Durchschnittsgeschwindigkeit) der Teilchen eines...
Herleitung der Maxwell-Boltzmann-Verteilungsfunktion
Die Maxwell-Boltzmann-Verteilung der Geschwindigkeit von idealen Gasen kann aus der barometrischen Höhenformel hergeleitet werden.
https://www.youtube.com/watch?v=XH5pkwC7KUA
Einleitung
Für ideale Gase wurde im Artikel Maxwell-Boltzmann-Verteilung die Verteilungsfunktion f(v) der Geschwindigkeiten bereits ausführlich erläutert. Die untere Abbildung...
Gleichverteilungssatz (Äquipartitionstheorem)
Der Gleichverteilungssatz besagt, dass sich die Bewegungsenergie der Gasteilchen auf alle drei Raumrichtungen gleichermaßen aufteilt!
https://www.youtube.com/watch?v=Fp2JDWqVEAs
Gleichverteilungssatz (Äquipartitionstheorem)
Im Artikel Druck und Temperatur wurde folgenden Gleichung zur Berechnung des Druck p in idealen Gase...
Wie funktioniert eine Wärmebildkamera?
Auf demselben Prinzip wie das Pyrometer beruhen auch Wärmebildkameras. Sie nehmen das Strahlungsspektrum eines Gegenstandes auf, welches dann Rückschlüsse auf die Temperatur zulässt (siehe Artikel Schwarzkörperstrahlung). Im Vergleich zu einem Infrarot-Thermometer...
Wie funktioniert ein Infrarot-Thermometer (Pyrometer)?
Pyrometer (Infrarot-Thermometer) nutzen die für das menschliche Auge unsichtbare Wärmestrahlung von Gegenständen um hieraus die Temperatur zu bestimmen!
Bei in den Artikeln zuvor vorgestellten Thermometern handelt es sich um sogenannte berührende Sensoren....
Wie funktioniert ein Thermoelement?
In diesem Artikel beschäftigen wir uns mit dem Aufbau und der Funktionsweise eines Thermoelements, welches dazu dient Temperaturen zu messen.
https://youtu.be/_djM4u930iE
Seebeck-Effekt
Ein Thermoelement nutzt das Phänomen, dass bei Vorhandensein eines Temperaturgefälles entlang eines...
Wie funktioniert ein Widerstandsthermometer?
In Widerstandsthermometern wird die Abhängigkeit des elektrischen Widerstandes von der Temperatur genutzt um die Temperatur zu bestimmen!
https://youtu.be/U01BLatSdTM
Funktionsweise
Ein weiteres Messprinzip zur Temperaturbestimmung besteht in der Änderung des elektrischen Widerstandes eines stromdurchflossenen Leiters...
Wie funktioniert ein Dampfdruck-Federthermometer?
Dampfdruck-Federthermometer nutzen als Messprinzip den temperaturabhängigen Dampfdruck einer Flüssigkeit.
https://youtu.be/a-T2LxhDrLc
Nach demselben Prinzip wie Flüssigkeits- und Gas-Federthermometer arbeiten die weniger verbreiteten Dampfdruck-Federthermometer. Dabei wird als thermometrsiche Substanz eine leicht flüchtige Flüssigkeit verwendet, die...
Wie funktioniert ein Gasdruck-Federthermometer?
In Gasdruck-Federthermometern wird der Druckanstieg der mit einer Temperaturerhöhung verbunden ist zur Temperaturmessung verwendet!
https://youtu.be/QETUW_NiI1o
Im Gegensatz zu Flüssigkeits-Federthermometern wird in Gasdruck-Federthermometern anstelle einer Flüssigkeit ein Gas als thermometrische Substanz verwendet (auch als...
Wie funktioniert ein Bimetallthermometer?
In Bimetallthermometern wird die unterschiedliche starke Ausdehnung von Metallen und die damit verbundene Verformung zur Messung der Temperatur genutzt!
https://youtu.be/FG5-pPKCJcw
Funktionsweise
Eine Möglichkeit Temperaturen zu messen, beruht auf dem Prinzip der unterschiedlichen Wärmeausdehnung von...
Ermittlung der Geschwindigkeitsverteilung in einem Gas
Erfahre in diesem Artikel mehr über die experimentelle Ermittlung der Geschwindigkeitsverteilung der Moleküle in Gasen.
https://www.youtube.com/watch?v=agsrf_cNlzc
Einleitung
Wie im Kapitel "Temperatur und Teilchenbewegung" bereits erläutert stellt die Temperatur eines Gases ein Maß für die Bewegungsenergie...
Druck und Temperatur (kinetische Gastheorie)
Erfahre in diesem Artikel mehr über den Zusammenhang zwischen Druck und Temperatur vor dem Hintergrund der kinetischen Gastheorie.
https://www.youtube.com/watch?v=Bjf57K6DLjM
Einleitung
Um die makroskopisch zu beobachteten Zustandsgrößen eines Gases wie Temperatur, Volumen und Druck mit...
Schwarzkörperstrahlung
Als Schwarzkörperstrahlung oder Hohlraumstrahlung versteht man die Wärmestrahlung eines Schwarzen Körpers, d.h. die ausgesendete Strahlung Körpers, der alle Strahlung absorbiert.
https://www.youtube.com/watch?v=f8Q9DuesZlY
Schwarzer Körper
Trifft weißes Licht auf einen opaken Gegenstand, dann wird immer ein...
Wie funktioniert ein Flüssigkeits-Glasthermometer?
In Flüssigkeitsthermometern wird die Ausdehnung von Flüssigkeiten die mit einer Temperaturerhöhung verbunden ist zur Temperaturmessung verwendet!
https://youtu.be/1WoLVBuJ5BE
Funktionsweise
Flüssigkeits-Glasthermometer (kurz Flüssigkeitsthermometer genannt) basieren auf dem Prinzip der Wärmeausdehnung von Stoffen. Dabei dehnt sich eine...
Wie funktioniert ein Flüssigkeitsdruck-Federthermometer?
Flüssigkeits-Federthermometer (Tensionsthermometer) nutzen als Messprinzip den Druckanstieg einer Flüssigkeit bei Temperaturerhöhung.
https://youtu.be/o4zAZs-4_Q4
In Flüssigkeitsdruck-Federthermometern (auch Flüssigkeits-Federthermometer oder Tensionsthermometer genannt) wird wie in Flüssigkeits-Glasthermometern eine Flüssigkeit als thermometrische Substanz verwendet. Gemessen wird dabei allerdings...