Wärmeeindringkoeffizient
Der Wärmeeindringkoeffizient <math>b</math> 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 <math>e</math> verwendet.<ref>Norbert Bauer: Leitfaden zur Wärmefluss-Thermographie : zerstörungsfreie Prüfung mit Bildverarbeitung. Fraunhofer-Allianz Vision, Erlangen 2005, ISBN 3-8167-6754-0.</ref>
Eine verwandte Größe ist die Temperaturleitfähigkeit.
| Stoff | <math>b</math> in <math>\mathrm{ \frac{kJ}{K \, m^2 \, \sqrt{s}}}</math> |
|---|---|
| Dämmstoff (Mineralfasern) | 0,06 |
| Kork | 0,10 |
| Holz | 0,4 … 0,5 |
| Gummi | 0,6 |
| menschliche Haut | 1,0 … 1,3 |
| Glas | 1,3 … 1,5 |
| Wasser | 1,6 |
| Beton | 1,8 … 2,2 |
| Stahl | 14,0 |
| Kupfer | 36,0 |
Definition und Einheit
Wärmeeindringkoeffizient ist definiert als:
- <math>b = \sqrt{\lambda \cdot \rho \cdot c}.</math>
mit
- <math>\lambda</math> Wärmeleitfähigkeit in W / (m·K)
- <math>\rho</math> Dichte in kg / m³
- <math>c</math> spezifische Wärmekapazität in J / (kg K).
Der Wärmeeindringkoeffizient hat die SI-Einheit <math>\mathrm{\frac{J}{K \, m^2 \, \sqrt{s}}}</math>. Er ist eine temperaturabhängige Stoffeigenschaft, da vor allem die Dichte temperaturabhängig ist.
Beschreibung
Werden zwei halbunendlich ausgedehnte Körper mit unterschiedlichen Anfangstemperaturen <math>T_1</math> und <math>T_2</math> in perfekten thermischen Kontakt gebracht, so kann die Kontakttemperatur <math>T_m</math> (d. h. die Temperatur der Kontaktfläche) mit den Wärmeeindringkoeffizienten <math>b_1</math> und <math>b_2</math> der beiden Stoffe bestimmt werden:<ref>Hans Dieter Baehr, Karl Stephan: Wärme- und Stoffübertragung. 4. Aufl. Springer, Berlin 2004, ISBN 3-540-40130-X, S. 172.</ref>
- <math>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}.</math>
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
<references />