Wärmeleitung, Wärmeströmung und Wärmestrahlung
Ein Löffel im heißen Tee wird am Griff warm, über der Heizung steigt warme Luft auf, und die Sonne wärmt uns über 150 Millionen Kilometer leeren Raum hinweg. Das sind die drei Wege, auf denen Wärme transportiert wird.
1. Wärmeleitung
Bei der Wärmeleitung geben die Teilchen ihre Bewegung an ihre Nachbarn weiter – wie bei einer Kette, in der jeder den Nächsten anstößt. Der Stoff selbst bleibt an Ort und Stelle.
- Gute Wärmeleiter: Metalle, besonders Kupfer, Silber und Aluminium. Deshalb haben Kochtöpfe einen Metallboden.
- Schlechte Wärmeleiter (Dämmstoffe): Luft, Styropor, Wolle, Holz, Kunststoff. Topfgriffe sind deshalb aus Kunststoff oder Holz.
Warum fühlt sich Metall kälter an als Holz?
Beide haben im Raum dieselbe Temperatur. Metall leitet aber die Wärme Deiner Hand viel schneller weg. Deine Haut kühlt ab – und das spürst Du als „kalt“.
2. Wärmeströmung (Konvektion)
In Flüssigkeiten und Gasen kann sich der warme Stoff selbst bewegen. Warme Luft oder warmes Wasser dehnt sich aus, wird dadurch leichter (kleinere Dichte) und steigt nach oben. Kühlere Luft strömt nach. So entsteht ein Kreislauf, die Wärmeströmung.
- Ein Heizkörper erwärmt die ganze Luft im Zimmer über eine Luftwalze.
- Beim Kochen von Wasser steigt warmes Wasser vom Topfboden auf.
- Wind, Meeresströmungen wie der Golfstrom und Gewitterwolken entstehen durch Wärmeströmung.
3. Wärmestrahlung
Jeder Körper sendet unsichtbare Infrarotstrahlung aus – je heißer, desto mehr. Diese Strahlung braucht keinen Stoff und funktioniert auch im Vakuum. So gelangt die Energie der Sonne zur Erde.
- Dunkle, matte Flächen nehmen Wärmestrahlung gut auf und geben sie gut ab – ein schwarzes Auto heizt sich in der Sonne stärker auf.
- Helle, glänzende Flächen reflektieren die Strahlung – Rettungsdecken sind deshalb silbern.
- Wärmebildkameras machen die Infrarotstrahlung sichtbar.
Alle drei zusammen: die Thermoskanne
| Bauteil | verhindert |
|---|---|
| Vakuum zwischen doppelter Wand | Wärmeleitung und Wärmeströmung (ohne Teilchen kein Transport) |
| Verspiegelte Innenwände | Wärmestrahlung (wird zurückreflektiert) |
| Verschluss aus Kunststoff | Wärmeleitung und Strömung nach oben |
Merke
Wärmeleitung: Teilchen stoßen Nachbarn an (vor allem Festkörper). Wärmeströmung: Der warme Stoff selbst bewegt sich (Flüssigkeiten, Gase). Wärmestrahlung: Infrarotstrahlung, auch durch das Vakuum.
Typischer Fehler
„Eine Jacke wärmt.“ Die Jacke erzeugt keine Wärme. Sie enthält viel eingeschlossene Luft, die Wärme schlecht leitet, und verhindert so, dass Deine Körperwärme schnell nach außen abfließt.
Teste Dich selbst
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