Physik Thermodynamik – Wärmetransport
Karteikarten zum Thema „Naturwissenschaften“ · 14 Karten · von atrio. Beispiele: Welche drei Mechanismen des Wärmetransports gibt es? · Was besagt das Fourie…
Karten
14 KartenWelche drei Mechanismen des Wärmetransports gibt es?
Rückseite
Wärmeleitung (Konduktion), Wärmeströmung (Konvektion) und Wärmestrahlung (Radiation) – sie können gleichzeitig auftreten.
Was besagt das Fouriersche Gesetz der Wärmeleitung?
Rückseite
Der Wärmeflussdichtevektor ist proportional zum negativen Temperaturgradienten: q = -λ · ∇T, λ ist die Wärmeleitfähigkeit.
Wie berechnet man den Wärmeleitwiderstand einer ebenen Wand?
Rückseite
R_th = d / (λ · A) mit Wanddicke d, Wärmeleitfähigkeit λ und Fläche A; Einheit: K/W.
Was ist der kritische Isolierradius bei Zylinderrohren?
Rückseite
r_krit = λ_isol / α_außen; bei r < r_krit erhöht zusätzliche Isolierung den Wärmeverlust durch vergrößerte Außenfläche.
Wie lautet das Newtonsche Abkühlungsgesetz für Konvektion?
Rückseite
Wärmeflussdichte q = α · (T_Wand - T_Fluid) mit Wärmeübergangskoeffizient α (W/m²K) und Temperaturdifferenz.
Worin unterscheiden sich Wärmeleitkoeffizient λ und Wärmeübergangskoeffizient α?
Rückseite
λ (W/mK) beschreibt Stoffleitfähigkeit im Festkörper; α (W/m²K) beschreibt Energieübergang an Grenzfläche Festkörper/Fluid.
Welche dimensionslosen Zahlen charakterisieren Konvektion?
Rückseite
Nusselt (Nu = α·L/λ), Reynolds (Re = ρ·v·L/η), Prandtl (Pr = ν/a); Nu = f(Re, Pr) korreliert Wärmeübergang.
Was unterscheidet freie von erzwungener Konvektion?
Rückseite
Freie Konvektion wird durch Dichteunterschiede (Auftrieb) getrieben; erzwungene Konvektion durch äußere Strömung (Pumpe, Lüfter).
Was besagt das Stefan-Boltzmann-Gesetz für Schwarze Körper?
Rückseite
Strahlungsleistung pro Fläche: M = σ · T⁴ mit σ = 5,67·10⁻⁸ W/m²K⁴ und absoluter Temperatur T.
Was beschreibt das Wiensche Verschiebungsgesetz?
Rückseite
Wellenlänge maximaler Spektralausstrahlung: λ_max = 2,898·10⁻³ m·K / T; bei 300 K liegt λ_max ≈ 9,7 µm (Infrarot).
Wie hängen Emissionsgrad ε, Absorptionsgrad α und Reflexionsgrad ρ zusammen?
Rückseite
Kirchhoffsches Strahlungsgesetz: ε = α (thermisches Gleichgewicht); Energieerhaltung: α + ρ + τ = 1 (τ = Transmissionsgrad).
Wie berechnet man den Strahlungsaustausch zwischen zwei grauen Flächen?
Rückseite
Q_12 = (σ·A₁·(T₁⁴-T₂⁴)) / (1/ε₁ + A₁/(A₂·F₁₂)·(1/ε₂-1)) mit Sichtfaktor F₁₂ und Emissionsgraden ε.
Was ist der Gesamtwärmeübergangskoeffizient k (U-Wert)?
Rückseite
1/k = 1/α_i + Σ(d_j/λ_j) + 1/α_a; fasst alle konvektiven und konduktiven Widerstände einer Wand zusammen.
Wann ist die Biot-Zahl (Bi) klein und was bedeutet das?
Rückseite
Bi = α·L/λ << 1: Temperatur im Körper ist nahezu homogen, innere Wärmeleitung dominiert, Kühlung/Konvektion ist flaschenhalsartig.