Wärmestrom

Der Wärmestrom oder Wärmefluss (Formelzeichen nach DIN 1304: ${\dot {Q}}$ , $\Phi _{\mathrm {th} }$ oder $\Phi$ ) ist eine physikalische Größe zur quantitativen Beschreibung von Wärmeübertragungsvorgängen. Er beschreibt die Menge an Wärmeenergie δQ, die in der Zeitspanne δt von einem Ort hoher Temperatur zu einem Ort niederer Temperatur übertragen wird:[1]

\Phi ={\dot {Q}}={\frac {\delta Q}{\delta t}}

.

Physikalische Größe

Name

Wärmestrom

Formelzeichen

${\mathit {\Phi }}$ , ${\dot {Q}}$

Größen- und Einheitensystem	Einheit	Dimension
SI	W = kg·m²·s⁻³	L²·M·T⁻³

Die Schreibweise mit $\delta$ symbolisiert, dass Wärme keine Zustandsgröße, sondern eine Prozessgröße ist.

Der Wärmestrom ${\dot {Q}}$ ist eine bei Wärmeleitung übertragene Wärmeleistung und wird daher in Watt angegeben:

\mathrm {W} ={\frac {\mathrm {J} }{\mathrm {s} }}={\frac {\mathrm {kg} \,\mathrm {m} ^{2}}{\mathrm {s} ^{3}}}

.

Er kann nicht direkt gemessen werden, sondern beruht immer auf Temperaturdifferenzmessung, zum Beispiel in Kalorimetern. Zudem ist er proportional zu der materialabhängigen Wärmeleitfähigkeit.

Die Wärmeenergie eines natürlichen Systems fließt von selbst immer vom Bereich mit der höheren Temperatur zum Bereich mit der niedrigeren Temperatur, was durch Zunahme der Entropie beschrieben wird. Soll Wärmeenergie in die umgekehrte Richtung transportiert werden, so muss zusätzlich Arbeit verrichtet werden, was die Entropie weiter zunehmen lässt, die von einem anderen System aufgenommen wird (hier: Umwelt bzw. Universum, siehe auch Wärmepumpe). Die beobachtbaren Realitäten thermodynamische Temperatur, Fließen von Wärmeenergie wie von selbst und Aufspaltung der Wärmeenergie in einen exergonischen und anergonischen Teil werden im Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik beschrieben.

Siehe auch

Wärmestromdichte
Wärmeleitung
Wärmeübergangskoeffizient – Beschreibung des Wärmeübergangs an Grenzflächen
Thermische Leistung

Einzelnachweise

Paul Allen Tipler, Gene Mosca: Physik für Wissenschaftler und Ingenieure. Hrsg.: Jenny Wagner. 7. dt. Auflage. Springer Spektrum, Berlin Heidelberg 2015, ISBN 978-3-642-54165-0.

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[1] Paul Allen Tipler, Gene Mosca: Physik für Wissenschaftler und Ingenieure. Hrsg.: Jenny Wagner. 7. dt. Auflage. Springer Spektrum, Berlin Heidelberg 2015, ISBN 978-3-642-54165-0.