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Wärmeleitfähigkeit

Wärmeleitung Thermodynamik und statistische Physik, spezifisches Wärmeleitvermögen, Wärmeleitzahl, eine Materialeigenschaft, welche die durch Wärmeleitung übertragene Wärme pro Zeiteinheit durch ein Flächenelement infolge eines Temperaturgefälles angibt; ihre Einheit ist W / mK. Qualitativ unterscheidet man gute (z.B. Kupfer) von schlechten Wärmeleitern (z.B. Luft, siehe Tabelle).

Für ideale Gase ist nach der kinetischen Gastheorie die Wärmeleitfähigkeit l durch  Wärmeleitfähigkeit gegeben, wobei r die Massendichte, Wärmeleitfähigkeit die mittlere Geschwindigkeit der Moleküle, Wärmeleitfähigkeit die mittlere freie Weglänge und c die spezifische Wärmekapazität ist.

Zur Wärmeleitfähigkeit von Festkörpern tragen verschiedene Wechselwirkungsprozesse bei. Für Isolatoren sind dies insbesondere Streuprozesse der Phononen untereinander und an Störstellen. Näherungsweise kann man mit dem Modell des Phononengas die Wärmeleitfähigkeit analog wie beim idealen Gas bestimmen. Im Fall tiefer Temperaturen ist die Wärmeleitfähigkeit je nach Wechselwirkungsprozess und Defektart temperaturabhängig.

In Metallen wird die Wärmeleitfähigkeit durch die Matthiessensche Regel beschrieben.

Im Gegensatz zur Konvektion existiert bei der Wärmeleitung kein Massen-, sondern nur ein Wärmestrom.

Wärmeleitfähigkeit: Werte einiger Stoffe.

Stoff

Wärmeleitfähigkeit [10-3 W / (m × K)]

Luft

  24,4

O2

  24,5

CO

  24,7

CO2

  14,2

H2

  174,3

N2

  24,3

He

142,5

Ne

  46,1

Ar

  16,3

Cl2

    7,9

HCl

  11,3

H2S

  13,0

NH3

  21,8

CH4

  30,2

C2H6

  18,0

C3H8

  15,1

C4H10

  13,4

C2H4

  18,9

CHCl

    6,7

CH2Cl2

    9,2

CH3OH

  14,4

Silber

    4,91 × 105

Invar

    1,09 × 104

Glas

838

Wasser

545

 

 

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