Wärmeleitfähigkeit
Hermann Loring
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 
gegeben, wobei r die Massendichte, 
die mittlere Geschwindigkeit der Moleküle, 
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.
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Stoff |
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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 |
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Wasser |
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