Wärme

Wärme: ungeordnete Eigenbewegung der zu einem physikalischen System gehörenden Teilchen (zum Beispiel Moleküle). Die Energie dieser Bewegung wird als Wärmeenergie oder Wärmemenge bezeichnet, Zeichen Q oder W, SI-Einheit Joule (J). Zufuhr von Wärmeenergie erhöht die 1 innere Energie eines Systems (siehe auch Hauptsätze der Thermodynamik). Im Unterschied zur inneren Energie hängt die Wärmemenge nicht nur vom Anfangs- und Endzustand eines Prozesses, sondern wesentlich von dessen Verlauf ab. Siehe auch Thermodynamik, statistische Physik, kinetische Theorie.

Wärmeäquivalent: Betrag einer Energiemenge, die einer in Kalorien (cal) gemessenen Wärmemenge gleichwertig ist. Das mechanische Wärmeäquivalent besagt zum Beispiel, dass 1 cal 0,42693 kp m äquivalent ist.

Wärmeausbreitung: Transport von Wärmeenergie von Orten höherer zu solchen tieferer Temperatur. Man unterscheidet zwischen Wärmestrahlung (Strahlung), Konvektion und Wärmeleitung. Bei der Wärmeleitung wird die Wärme, als Bewegung atomarer beziehungsweise molekularer Teilchen aufgefasst, von Teilchen zu Teilchen in Festkörpern, ruhenden Flüssigkeiten und Gasen übertragen. Bildlich stellt man sich vor, dass die Wärmeenergie längs Wärmestromlinien fließt, die überall senkrecht auf Flächen gleicher Temperatur stehen. Durch einen plattenförmigen Körper zum Beispiel, dessen Oberflächen sich auf verschiedenen Temperaturen Tj und T2 befinden, fließt ein Wärmestrom (Wärmeenergie durch Zeit) Q/t = AA (T, TJ/d, wenn A beziehungsweise d Plattenfläche beziehungsweise -dicke bedeuten; X heißt Wärmeleitfähigkeit, SI-Einheit W/(m • K). Als charakteristische Größe für die mit der Wärmeausbreitung verbundene Temperaturänderung tritt die Temperaturleitfähigkeit a = A/(ce); c spezifische Wärmekapazität, p Dichte des Stoffes) auf. Als Wärmedurchgang bezeichnet man die Wärmeausbreitung durch eine Festkörperschicht, die auf beiden Seiten von Flüssigkeit oder Gas umgeben ist, als Wärmeübergang die Wärmeausbreitung von einem Festkörper in eine Flüssigkeit oder ein Gas.

Wärmeaustausch: Meteorologie Energieumsatz zwischen Erdoberfläche und Atmosphäre durch Strahlung, Konvektion (fühlbare Wärme) und Wasserdampftransport (latente Wärme).

Wärmebehandlung:

1. Bautechnik: Verfahren der Betonschnellerhärtung mittels Wärmezufuhr, als Dampfbehandlung bis 100°C mit Sattdampf, als Autoklav Behandlung durch Dampf bis 145 °C mit höherem Druck, als Warmbeton durch Einblasen von Dampf in den Mischer, weiterhin als Heißluftbehandlung, elektrothermische Erwärmung und Infrarotbestrahlung.

2. Fertigungstechnik: Verfahren zur thermische, thermochemische oder thermomechanische Behandlung vornehmlich metallische Werkstoffe im festen Zustand. Die Wärmebehandlung dient zum Verbessern oder Einstellen bestimmter Verarbeitungs- und beziehungsweise oder Gebrauchseigenschaften als Folge von Gefüge- und Strukturänderungen. Wichtige Wärmebehandlungsverfahren sind Glühen, Härten, Vergüten, thermochemische Behandlung und thermomechanische Behandlung.

Wärmebeständigkeitsklasse, veraltet Isolierstoffklasse-. in TGL festgelegte Klassifizierurig der elektrischen Isolierstoffe nach Beständigkeit gegen thermische Beanspruchung.

Wärmebilanz: Gegenüberstellung der einem Wärmeprozess zu- und abgeführten Wärmemengen, aufgeteilt in die nutzbaren Anteile und die auftretenden Wärmeverluste (graphisch dargestellt zum Beispiel im Sankey Diagramm). Die Wärmebilanz dient der Bestimmung des thermischen Wirkungsgrades.

Wärmebildung: Freisetzung von Wärme aus chemischen Reaktionen des Stoffwechsels. Die Wärmebildung wird von den Warmblütern zur Aufrechterhaltung der Körpertemperatur genutzt beziehungsweise gesteuert dafür eingesetzt, zum Beispiel Zunahme der Muskelgrundspannung, allgemeine Steigerung des Stoffwechsels durch Hormone, zum Beispiel Adrenalin und Thyroxin. Bei hoher Außentemperatur wird die Wärmebildung zu einer Störgröße, der durch vermehrte Wärmeabgabe entgegengewirkt wird. Siehe auch Thermoregulation.

Wärmebrücke: Bautechnik begrenzter Konstruktionsbereich, der im Unterschied zu benachbarten Bauteilen eine höhere Wärmeleitung aufweist. Wärmebrücke führen zu Energieverlusten und werden durch Wärmeschutz verhindert. Wärmebrücke werden fälschlich auch Kältebrücken genannt, weil sie sich bei niedrigeren Außentemperaturen kühler anfühlen, im Extremfall zu Tauwasser- und Eisbildung führen und verstärkt Wärme aus dem Raum ableiten.

Wärmedämmung: Maßnahmen zur Absenkung des Wärmeverlustes von Gebäuden, Rohrleitungen unter anderem durch Isolier- beziehungsweise Wärmedämmstoffe, die ein geringes Wärmeleitvermögen besitzen.

Wärmedurchgangskoeffizient: physikalische Größenart für die Wärmeübertragung zwischen 2 durch eine feste Wand voneinander getrennten flüssigen oder gasförmigen Medien; SI-Einheit W/(m2 • K).

Wärmekapazität: Quotient aus zu- oder abgeführter Wärmemenge und dadurch bedingter Temperaturänderung eines Körpers, Zeichen C, SI-Einheit J/K. Die auf die Masse bezogene Wärmekapazität heißt spezifische Wärmekapazität c, eine Stoffkonstante; für Wasser ist c angenähert 4,2 kJ/(kg K). Man unterscheidet zwischen spezifische Wärmekapazität bei konstantem Volumen cv und der bei konstantem Druck aber nur bei Gasen ist der Unterschied merklich. Die auf die Stoffmenge bezogene Wärmekapazität heißt molare Wärmekapazität Cm (früher Atom- beziehungsweise Molwärme genannt). Für sie gilt die Dulong-Petitsche Regel.

Wärmekraftmaschine: Kraftmaschine, die Wärmeenergie in mechanischer Energie umwandelt, zum Beispiel Verbrennungsmaschine (-motor), Dampf- und Gasturbine, Dampfmaschine; früher auch kalorische beziehungsweise thermische Maschine genannt.

Wärmeleistung: die bei einem Wärmeübertragungsprozess abgegebene oder aufgenommene Wärmemenge pro Zeiteinheit, zum Beispiel kJ/h, wobei damit im Allgemeinen die Leistungsfähigkeit einer Feuerung, eines Dampferzeugers oder Wärmeübertragers charakterisiert wird.

Wärmepole: Orte der Erde, an denen die höchsten Lufttemperaturen gemessen wurden (zum Beispiel Al Azizia, Libyen: 57,8°C am 13.9.1922).

Wärmepumpe: zur Raumheizung und in der Industrie verwendete Maschine, die der Umgebung (Gewässer, Erdboden, Außenluft) Wärme entzieht und unter Aufwendung äußerer Arbeit bei höheren Temperaturen wieder abgibt. Sie arbeitet im Prinzip wie eine Kältemaschine, wobei aber nicht die erzeugte Kälte, sondern die (bei Kältemaschinen an das Kühlwasser) abgegebene Wärme ausgenutzt wird. Die Wärmepumpe erlaubt gegenüber konventioneller Heizung wesentliche Energieeinsparungen bei allerdings hohen Anlagekosten.

Wärmequellen: Körper, von denen Wärmeenergie durch Wärmeleitung, Strömung oder Strahlung ausgeht (siehe auch Wärmeausbreitung).

Wärmeschutz: konstruktive und stoffliche Bautenschutz Maßnahmen zur Verlangsamung des Temperaturausgleichs zwischen Gebäudeinnenluft und der Außenluft beziehungsweise heißen Apparaturen. Mittels Wärmeschutz werden Energieverluste vermindert und rasches Aufheizen der Innenräume durch Sonneneinstrahlung vermieden.

Wärmespeicher: Behälter zur Speicherung von Dampf oder Heißwasser, der bei stark schwankendem Wärmebedarf als Puffer zwischen Dampferzeuger und Wärmeverbraucher geschaltet wird. Man unterscheidet Gleichdruckspeicher und Gefällespeicher.

Wärmestromdichte: Geophysik die aus dem Erdinneren nach außen strömende zeit- und flächenbezogene Wärmemenge. Der globale Mittelwert beträgt zur Zeit 60 mW/m2. Hauptenergiequelle ist der radioaktive Zerfall in der Lithosphäre.

Wärmetechnik: Teilgebiet der Technik, das den Bereich der Erzeugung und Anwendung von Wärme (Temperaturniveau oberhalb der Umgebungstemperatur) umfasst. Dazu gehören zum Beispiel die Probleme der Energieumwandlung in Feuerungen, Kraftwerken, Industrieöfen, Heizungen.

Wärmetod: hypothetischer Zustand des Weltalls, in dem alle Energie in gleichmäßig verteilte Wärmeenergie umgewandelt ist und keine thermodynamischen Prozesse mehr ablaufen können; entspricht einem Entropiemaximum. Die Hypothese vom Wärmetod wurde von R. Clausius auf Grund des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik aufgestellt, wobei er das Weltall als abgeschlossenes thermodynamisches System voraussetzte, was aber keineswegs zwingend ist.

Wärmeübergangskoeffizient: physikalische Größenart für die Wärmeübertragung zwischen einer strömenden Flüssigkeit oder einem strömenden Gas und den Begrenzungswänden der Flüssigkeit oder des Gases; SI-Einheit W/(m2 • K).

Wärmeübertrager, Wärmeaustauscher, Wärmetauscher. technische Apparatur zur Übertragung und eventuell Rückgewinnung von Wärmeenergie, wobei Wärme von einem heißen Medium (zum Beispiel Wasser, Luft, Gas) an ein kaltes abgegeben wird. Regeneratoren arbeiten mit einer Speichermasse, die vom Heizmedium erwärmt und durch das Kühlmittel wieder abgekühlt wird. Beide Stoffströme können entweder abwechselnd durch die Speichermasse geleitet werden (zum Beispiel beim Hochofenwinderhitzer), oder eine rotierende Speichermasse transportiert die Wärme vom Heizmedium an das Kühlmittel (zum Beispiel Drehluftvorwärmer in Dampferzeugern). Rekuperatoren sind kontinuierlich nach dem Gegen-, Gleich- oder Querstromprinzip arbeitende Wärmeübertrager ohne Speicherung, wobei das wärmeabgebende vom wärmeaufnehmenden Medium durch eine Wand (Heizfläche) getrennt ist (zum Beispiel Rohrbündelwärmeübertrager).

Wärmeverbrauch: das für Wärmekraftmaschinen als spezifischer Wärmebedarf bezeichnete Verhältnis von aufgewendeter Wärmeenergie zu gewonnener Elektroenergie, angegeben in kJ/kWh.