Wärmeleitung berechnen
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Der Begriff Wärmeleitung, auch unter Wärmeübertragung bekannt, stammt aus der Physik und bedeutet, den Wärmefluss infolge eines Temperaturunterschiedes in einem Feststoff oder in einem Fluid das ruht. Die Wärme fließt immer nur in Richtung der geringeren Temperatur.
Die Wärmeübertragung wir mit einer einfachen Grundgleichung aus der Wärmelehre berechnet.es wird die Wärme berechnet, die ein Körper abgibt oder aufnimmt, wenn sich der Aggregatzustand des Körpers nicht verändert.
Bei der Wärmeübertragung, wird Wärme durch den Körper hindurch von Bereichen mit höherer Temperatur zu Bereichen von niedrigerer Temperatur übertragen. Die Leitfähigkeit der Wärme von Stoffen ist sehr unterschiedlich, da es gute und schlechte Wärmeleiter gibt.
Diese Wärmeleitung kann in einem Stoff erfolgen oder auch von einem Stoff in einen anderen, das wird als Wärmeübergang bezeichnet vor sich gehen. Beim Wärmedurchgang geht die Leitung durch einen Stoff hindurch. Die Wärmeleitung ist für Kühlung von Prozessoren besonders wichtig und kann erwünscht oder nicht erwünscht sein.
Wärmeleitung Berechnung:
AQ = m.c. AT
AQ ist die Wärmeänderung der Menge in Joule
AT ist die Temperaturänderung in Kelvin
m ist die Masse in Kilogramm
C ist die spezifische Wärmekapazität in Joule pro Kilogramm mal Kelvin
Wenn zwei Liter Wasser von 20 Grad auf 80 Grad erwärmt werden sollen, errechnet man wie viel Wärme dafür nötig ist.
Die Menge Wasser wird direkt als Gewicht angegeben, da 2 Liter Wasser eine Masse von 2 kg sind und damit ist m = 2 kg. Die spezifische Wärmekapazität von Wasser kann man auf einer Tabelle ablesen und hat hier c = 4190J · kg-1K-1. Diese Differenz der Temperatur beträgt 60 Grad Celsius, beziehungsweise 60 Kelvin.
Entsteht Kontakt zwischen zwei Körper mit unterschiedlicher Temperatur, so gibt der Körper der die höhere Temperatur aufweist, Wärme an den Körper mit der niedrigeren Temperatur ab. Der kältere Körper wird mit diesem Effekt wärmer und der wärmere Körper wird kälter. Dieser Vorgang läuft solange immer wieder ab, bis beide Körper die gleiche Temperatur erreicht haben. Die abgegebene Wärme ist gleich der aufgenommenen Wärme.
Wärmeleitung ist in jedem Kühlkörper erwünscht, da er dadurch so schnell wie möglich die Wärme, die eine Wärmequelle, beispielsweise im Computer eine CPU, abgibt, verteilt die Wärme auf sich und durch geeignete konstruktive Maßnahmen wird sie wieder weiter leitet.
Nicht erwünscht ist die Wärmeleitung bei Wasser als typisches Wärmetransportmedium in einem Kühlsystem. Hat das Wärme-Transportmedium einen hohen Wärmeleitwert, verteilt sich die Wärme gleichmäßig in beide Richtungen von der Wärmequelle weg im Medium und das Medium wird durchgehend warm und der Wärmeübergang passiert nicht an den gewünschten Schnittstellen wie zum Beispiel bei dem CPU-Kühler.