Thermische leitfähigkeit einheit
Wie genau die Wärme übertragen wird, richtet sich dabei nach dem Aggregatzustand.
Feststoffe:
Innerhalb eines Feststoffes wird die Wärme per Wärmeleitungtransportiert. kalten Medium verbundenen Quaderseite teilt und mit dem Abstand der beiden Quaderflächen multipliziert:
Der Wärmestrom in Watt (Q: Quantity of heat) errechnet sich dann aus:
Die spezifische Wärmeleitfähigkeit variiert mit der Absoluttemperatur, sie gibt also nicht nur den Wärmefluss für einen Temperaturgradienten an.
Die anderen Seiten werden möglichst gut wärmeisoliert. Damit kann die konkrete Wahl des Dämmstoffes dann während der Bauphase erfolgen, was hinsichtlich Preis und Verfügbarkeit von Vorteil ist.
Ein weiteres Anwendungsgebiet ist z.B.
Wärmeleitfähigkeit
Die Wärmeleitfähigkeit, auch Wärmeleitzahl (λ, k oder κ) eines Festkörpers, einer Flüssigkeit oder eines Gases ist bestimmt durch die Geschwindigkeit, mit der sich die Erwärmung an einem Punkt durch den Stoff ausbreitet.
Approximation feuchteabhängige Wärmeleitfähigkeit
Für die hygrothermische Simulation wird in Delphin der Einfluss der Feuchtigkeit vereinfacht wie folgt bestimmt:
- [math]\displaystyle{ \lambda(\Psi) = \lambda_{dry} + \Psi \cdot 0,56 }[/math]
- [math]\displaystyle{ \lambda(w) = \lambda_{dry} + w \cdot 5,6e{-4} }[/math]
In WUFI wird der Einfluss von Feuchtigkeit wie folgt approximiert:
- [math]\displaystyle{ \lambda(w) = \lambda_{dry} \cdot (1 + \frac{b \cdot w}{\rho_{dry}}) }[/math]
Für den Faktor b wird die folgende Tabelle verwendet:
| Baustoff | Rohdichte [kg/m³] | Wärmeleitfähigkeit [W/(mK)] | b [%/M.-%] |
|---|---|---|---|
| Porenbeton | 400-800 | 0,09-0,19 | 4 |
| Kalksandstein | 1800 | 0,7 | 8 |
| Blähton-, Bimsbeton | 1400-1800 | 0,5-1,0 | 4 |
| Leichtbeton mit EPS-Zuschlag | 300-9000 | 0,07-0,28 | 3 |
| Normalbeton | 2300 | 1,3-1,5 | 8 |
| Holz | 400-700 | 0,08-0,15 | 1,5 |
Messung
- DIN EN 12664 - Messung Plattengerät und Wärmestrommessplattengerät (mittlerer/niedriger Wärmedurchlasswiderstand)
- DIN EN 12667 - Messung Plattengerät und Wärmestrommessplattengerät (hoher/mittlerer Wärmedurchlasswiderstand)
- DIN EN 993-14 - Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit nach dem Heißdraht-(Kreuz-)Verfahren -> Transient-Hot-Bridge (THB) bzw.
Die Temperaturleitfähigkeit beschreibt im Gegensatz zur Wärmeleitfähigkeit weniger das stationäre Verhalten bei der Wärmeleitung, sondern die instationären Effekte, wie sie etwa bei der Weitergabe von Temperaturzyklen durch Tag-, Nachtschwankungen der Außentemperatur zu Wohninnenräumen entstehen.
Kunststoffe
Bei Kunststoffen findet Wärmetransport durch Schwingungen (Phononen) der Polymerketten statt.
Es sind „Superdämmstoffe“ denkbar, die auf die Luft als trennendes Medium verzichten, doch dafür muss ein Ersatz gefunden werden. Der Umkehrschluß ist allerdings oft falsch, deutliches Gegenbeispiel ist bsp. Dabei gleichen die Formeln zur Berechnung der Geschwindigkeit des Wärmeflusses eher denen der Schallausbreitung in Luft. 42CrMo4)
| Stoff | Wärmeleitfähigkeit λ [W / (m · K)] |
|---|---|
| Kohlenstoffnanoröhren | 6000 |
| Diamant | 2300 |
| Silber | 429 |
| Gold | 310 |
| Magnesium | 170 |
| Kohlenstoff (Graphite) | 119 - 165 |
| Wolfram | 167 |
| Silicium | 148 |
| Kalium | ~135 |
| Nickel | 85 |
| Eisen | 80,2 |
| Platin | 71 |
| Zinn | 67 |
| Tantal | 54 |
| Titan (Element) | 22 |
| Bismut | 8,4 |
| Quecksilber | 8,3 |
| Eis (-20,0°C) | 2,33 |
| Siliciumdioxid (20°C) | 1,2-1,4 |
| Wasser | 0,6 |
| Wasserstoff | 0,18 |
| Helium | 0,144 |
| Öl | 0,13 |
| Sauerstoff | 0,023 |
| Stickstoff | 0,02 |
| Argon | 0,016 |
| Kohlenstoffdioxid | 0,015 |
| Vakuum | ~0,0 |
Siehe auch
Kategorien: Werkstoffeigenschaft | Stoffeigenschaft
Temperaturleitfähigkeit
Die Temperaturleitfähigkeit oder Temperaturleitzahl, gelegentlich auch „Wärmediffusivität“ (von engl.
Der Kehrwert der Wärmeleitfähigkeit ist der Wärmewiderstand für die Anwendung des Ohmschen Gesetzes des thermischen Kreises.
Rechenbeispiel
Die (spezifische) Wärmeleitfähigkeit ist die Eigenschaft eines Materials.
Allein dadurch, dass Luft sich bei Erwärmung ausdehnt und damit einen Auftrieb erzeugt (wird beim Heißluftballon ausgenutzt), kommt eine Strömung zustande, die den Wärmedämmeffekt stört. Man unterscheidet z.B.
- Symbol: λ
- Einheit: W/(m·K)
- Alte Einheit: kcal/(h·m·grd) - Umrechnung: 1 kcal/(h·m·grd) = 1000/800 W/(m·K)
Die Wärmeleitfähigkeit kann über die Wärmestromdichte q wie folgt beschrieben werden:
- [math]\displaystyle{ \vec q = - \lambda \cdot \nabla T = - \lambda \cdot \frac{\partial T}{\partial x} }[/math]
Für einen Großteil der auf dem Bau verwendeten Stoffe ist die Wärmeleitfähigkeit in den folgenden Normen katalogisiert:
Die Wärmeleitfähigkeit von Materialien ist von der Temperatur und von der Feuchtigkeit des Matrials abhängig.
Flüssigkeiten und Gase
Bei Flüssigkeiten und Gasen variiert die Wärmeleitfähigkeit etwas mit dem Druck und stark mit der Temperatur. Dieser Ersatz muss die durch den äußeren Luftdruck entstehenden Kräfte aufnehmen, also Kraft leiten, und auch der Ersatz leitet Wärme. Das sind Stoffe mit einem Lambda-Wert unter 0,1 W/mk.