Kennt ihr die grundlegenden Begriffe aus der Wärmelehre?

Ein paar Grundbegriffe der Wärmelehre zu kennen, schadet bestimmt nicht. Um eine Heizung einzuschalten, muss man die Hauptsätze der Wärmelehre zwar weder kennen noch verstehen, beschäftigt man sich aber etwas mehr mit unterschiedlichen Formen der Wärmeenergieerzeugung, ist es gut, wenn man ein Grundverständnis hat.

In der Physik meint man mit Wärme die Energie, die zwischen zwei thermodynamischen Systemen übertragen wird. Das System mit der höheren Temperatur gibt dabei Wärme an das System mit der niedrigeren Temperatur ab. Dies ist auch der 2. Hauptsatz der Wärmelehre: Wärme fließt immer vom wärmeren zum kälteren System. Wärmetransport kann durch Wärmeleitung, Wärmekonvektion oder Wärmestrahlung erfolgen. Bei der Wärmeleitung wird die Wärme mit Hilfe eines leitenden Materials übertragen, unterschiedliche Materialien haben unterschiedlich gute Leitfähigkeit. Bei der Wärmekonvektion wandert die Energie mit der erwärmten Materie (z.B. Luft/Luftstrom) zum System mit niedriger Temperatur. Um Wärmestrahlung handelt es sich, wenn kein materieller Träger zur Übertragung der Energie benötigt wird.

Andere Formen von Energie die von einem System auf ein anderes übertragen werden, bezeichnet man in der Physik zusammenfassend als Arbeit. Durch die Zufuhr von Wärme und Arbeit verändert sich die innere Energie eines Systems – dies besagt der 1. Hauptsatz der Wärmelehre. Die innere Energie eines Systems ergibt sich aus der Bewegungs- und Bindungsenergie der Atome eines jeden Systems. Wieviel Energie zugeführt werden muss, hängt von der Wärmekapazität des Stoffes ab. Die spezifische Wärmekapazität gibt an, wieviel Energie zugeführt werden muss, um die Temperatur von 1 kg des Stoffes um 1°C zu erhöhen. Flüssiges Wasser zum Beispiel hat eine spezifische Wärmekapazität von 4,182 Kilojoule pro Kilogramm und Kelvin. Je größer die spezifische Wärmekapazität eines Stoffes, umso größer ist auch sein Wärmespeichervermögen.

Wärme bezeichnet in der Physik also eine Prozessgröße, sie bezeichnet nämlich den Prozess der Übertragung von thermischer Energie von einem System auf ein anderes oder auch auf seine Umgebung. Eine Einheit wird dabei, nach dem englischen Physiker James Prescott Joule, als Joule bezeichnet. Temperatur hingegen ist eine Zustandsgröße, sie beschreibt die mittlere kinetische Energie der Moleküle eines Systems und ist nicht übertragbar. Angegeben wir Temperatur entweder in Celsius oder Kelvin, wobei 0° Celsius 273,15 Kelvin entspricht. Der 3. Hauptsatz besagt, dass der absolute Nullpunkt, also 0 Kelvin oder ‑273,15° Celsius unerreichbar ist, da sich die Atome immer bewegen und nie vollkommen zum Stillstand kommen.

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Bild: Brennpunkt. Museum der Heizkultur

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