Erklärung — drei Wege für die Wärme
Wärme wandert immer von selbst vom wärmeren zum kälteren Körper — aber sie nimmt dafür drei ganz verschiedene Wege. Der Unterschied liegt darin, ob Stoff nötig ist und ob sich dieser Stoff dabei selbst bewegt.
- Transportrichtung:Wärme wandert immer von selbst vom wärmeren zum kälteren Körper.
- Wärmeleitung:Teilchen stoßen aneinander und geben Bewegung weiter, der Stoff selbst bleibt an Ort und Stelle.
- Wärmeströmung:In Flüssigkeiten und Gasen steigt Erwärmtes wegen der kleineren Dichte auf und transportiert die Energie mit.
- Wärmestrahlung:Elektromagnetische Wellen übertragen Energie ganz ohne Materie, sogar durch das Vakuum.
Wärmeströmung (Konvektion) = nur in Flüssigkeiten und Gasen; Erwärmtes hat eine kleinere Dichte, steigt auf, Kälteres sinkt nach — der Stoff transportiert die Energie mit.
Wärmestrahlung = elektromagnetische Wellen, ganz ohne Materie, auch durch das Vakuum. Dunkle, matte Flächen nehmen sie gut auf, blanke und helle werfen sie zurück.
Im Alltag wirken meist alle drei gleichzeitig: Der Pfannengriff wird durch Leitung heiß, die Luft über der Heizung durch Strömung, das Gesicht vor dem Lagerfeuer durch Strahlung. Wer dämmen will, muss deshalb alle drei Wege einzeln blockieren — genau das macht eine Thermoskanne mit ihrer Doppelwand, dem Vakuum dazwischen und der Verspiegelung.
Eine glühende Heizwendel, ein geschwärzter Wärmefühler und sechs verschiedene Aufbauten: Auf welchem Weg kommt die Wärme hauptsächlich am Fühler an? Nach der Prüfung läuft die Übertragung 60 Sekunden im Zeitraffer, und die Anzeige rechts zeigt, wie warm der Fühler wird.
Halte fest: Strahlung ist immer dabei und geht in alle Richtungen — auch nach unten und durch das Vakuum. Strömung gibt es nur, wenn Luft oder Wasser aufsteigen kann, Leitung nur durch einen Stoff, der die Wärme weitergibt. Über der Wendel wird der Fühler in Luft deshalb viel wärmer als im Vakuum.
Hinweise
An diesen drei Merkmalen erkennst du jede Situation sicher.
Wärmeleitung braucht Stoff, aber keine Bewegung des Stoffes — in Festkörpern ist sie der einzige mögliche Weg.
Bei der Strömung wandert der Stoff selbst mit; frag dich deshalb immer, ob hier etwas fließen kann.
Nur die Strahlung kommt ohne Materie aus — deshalb erreicht uns die Wärme der Sonne durch den leeren Weltraum.