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Wärmeleitung
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Der Wärmetransport besteht aus zwei abwechselnden Prozessen. Einerseits gibt es die Wärmeleitung durch ein Medium und andererseits den Wärmeübergang von einem Medium zum anderen.
Der Transport durch ein Medium umfasst die Übertragung der Wärme in das Medium, gefolgt von der Leitung durch dieses und schließlich der Abgabe der Wärme aus dem Medium. In komplexeren Medien müssen mehrere Stufen der Leitung und des Übergangs zwischen verschiedenen Medien berücksichtigt werden. Wenn Wärme in einem der Medien erzeugt oder absorbiert wird, wird die Leitung von oder zu dieser Wärmequelle bzw. -senke berücksichtigt.
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Wärmeleitungsmechanismus
Bild
Die Wärme, die von einem
und die Leitfähigkeit
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Geometrie und Materialabhängigkeit
Notiz
Einer der Schlüsselfaktoren, der bestimmt, wie viel Wärme durch einen Feststoff oder eine Flüssigkeit geleitet werden kann, ist sein Querschnitt, das heißt, die Anzahl der verfügbaren Atomketten. Je mehr dieser Ketten wir haben, desto größer ist unsere Wärmetransportkapazität.
Jedoch kann die Länge dieser Ketten kontraproduktiv sein. Wenn die Federkette länger wird, nimmt unsere Fähigkeit zur Wärmeübertragung ab, da mehr Atome ihre Schwingungsamplituden anpassen müssen.
Wenn wir dies mit die Abschnitt ($S$) und der Leitungslänge ($L$) darstellen, nimmt das Diagramm folgende Form an:
Schließlich erklärt die Fähigkeit des Mediums und des Materials zur Wärmeübertragung, die durch die Koeffizienten der Interner Übertragungskoeffizient ($\alpha_i$) und der Externer Transmissionskoeffizient ($\alpha_e$) und die Wärmeleitfähigkeit ($\lambda$) beschrieben wird, wie die Wärme in Reaktion auf die Temperaturdifferenz ($\Delta T$) übertragen wird, das durch die Differenz zwischen die Innentemperatur ($T_i$) und die Außentemperatur ($T_e$) erzeugt wird:
Dies wird wie folgt berechnet:
ID:(15235, 0)
Wärmeleitung
Zitat
Die Wärmeleitung wurde erstmals von Jean Baptiste Joseph Fourier [1] modelliert, der festlegte, dass die Wärmestromrate ($q$), definiert durch die Wärme transportiert ($dQ$), die Zeitvariation ($dt$) und die Abschnitt ($S$), durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird:
Diese Theorie steht auch in Beziehung zu die Abschnitt ($S$), der Leitungslänge ($L$), die Temperaturunterschied im Leiter ($\Delta T_0$) und die Wärmeleitfähigkeit ($\lambda$), wie in der folgenden Gleichung dargestellt:
und wird durch das folgende Diagramm veranschaulicht:
[1] "Théorie Analytique de la Chaleur" (Die analytische Theorie der Wärme), Jean Baptiste Joseph Fourier, 1822.
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