Leitung, Konvektion und Strahlung sind die drei Hauptwege, auf denen Wärmeenergie von einem Objekt/Stoff auf ein anderes oder von einem System auf seine Umgebung übertragen werden kann. Sowohl bei der Leitung als auch bei der Konvektion muss Materie Wärme übertragen. Bei einem Temperaturunterschied zwischen zwei Systemen findet die Wärme jedoch immer einen Weg, um vom höheren in ein niedrigeres System zu gelangen.
Konduktion tritt in Feststoffen auf, während Konvektion in Flüssigkeiten auftritt. Strahlung hingegen benötigt kein Medium, Energie wird durch den Weltraum übertragen.
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Was ist Leitung?
Leitung ist eine Art der Wärmeübertragung, die in festen Materialien auftritt. Es kann als ein Prozess beschrieben werden, bei dem die Wärmeübertragung von Molekül zu Molekül durch direkte Leitung erfolgt; die Moleküle selbst ändern nicht unbedingt ihre Position, sondern schwingen einfach mehr oder weniger schnell gegeneinander.
Mit anderen Worten, Wärmeleitung tritt auf, wenn zwei Objekte mit unterschiedlicher Temperatur miteinander in Kontakt stehen und daher Wärme vom wärmeren Objekt zum kälteren Objekt wandert, bis beide die gleiche Temperatur haben.
Beispiele für Leitung
- Eine Palme wärmt auf einem Herd
- Eine Pfanne auf dem Herd erhitzen
- Eine heiße Tasse Kaffee berühren
- Gemüse in einer Pfanne braten.
- Erwärmung der Rückenmuskulatur mit einem Heizkissen.
Was Sie über Leitung wissen müssen
- Bei der Konduktion erfolgt die Wärmeübertragung zwischen Objekten, die in direktem Kontakt stehen.
- Wärme wird von einem Körper/Gegenstand hoher Temperatur auf einen Gegenstand/Körper mit niedriger Temperatur übertragen.
- Es kommt nur in Feststoffen vor.
- Die Leitung folgt nicht den Gesetzen der Reflexion.
- Die Übertragungsgeschwindigkeit ist langsamer.
- Die Temperaturdifferenz oder die Differenz der kinetischen Energie führt zur Leitung.
- Wird fortgesetzt, bis die Temperatur der beiden Objekte gleich ist.
Was ist Konvektion?
Konvektion tritt in Flüssigkeiten und Gasen auf und beschreibt die Bewegung von Wärme von einem Ort zum anderen, die durch die Bewegung von Flüssigkeiten/Flüssigkeiten ermöglicht wird. Beim Erhitzen dehnt sich die Flüssigkeit aus und wird weniger dicht. Das heiße Fluid steigt auf und verdrängt das darüber befindliche kalte Fluid, das nach unten in Richtung der Wärmequelle drückt. Die kalte Flüssigkeit wird erhitzt und steigt nach oben, wodurch ein konstanter Flüssigkeitsstrom von einem Bereich hoher Hitze zu niedriger Hitze entsteht.
Beispiele für Konvektion
- Kochendes Wasser
- Wenn sich warmes Wasser mit kaltem Wasser vermischt.
- Luftbewegung in der Atmosphäre
- Land- und Meeresbrise
- Kamineffekt
- Schmelzen von Eis
Was Sie über Konvektion wissen müssen
- Konvektion ist eine Form der Wärmeübertragung, bei der der Energieübergang innerhalb der Flüssigkeit stattfindet.
- Wärme wird von einem Bereich geringer Dichte zu einem Bereich hoher Dichte übertragen.
- Es kommt in Flüssigkeiten und Gasen vor.
- Die Konvektion folgt wie die Leitung nicht den Gesetzen der Reflexion.
- Die Konvektionsgeschwindigkeit ist langsam.
- Der Dichteunterschied der Flüssigkeit führt zu Konvektion.
- Der Zyklus tritt auf, während eine Temperaturdifferenz besteht.
Was ist Strahlung?
Strahlung ist der Vorgang der Wärmeübertragung, bei dem Wärme ohne Medium oder physikalische Leitung in Form von elektromagnetischen Wellen übertragen wird. Die Strahlung beruht nicht auf einem Kontakt zwischen der Wärmequelle und dem erhitzten Objekt. Bei der Bestrahlung wird keine Masse ausgetauscht und kein Medium benötigt.
Die Sonnenstrahlung, die die Erdoberfläche erwärmt, ist ein Beispiel für Strahlung. Die Strahlung wird von der Sonne durch den Weltraum übertragen und trifft dann auf die Erde. Alle Objekte senden Strahlung aus. Kältere Objekte emittieren Strahlung mit längerer Wellenlänge, während wärmere Objekte Strahlung mit kürzerer Wellenlänge emittieren.
Andere Beispiele für Strahlung
- Vom Glühfaden einer Glühbirne freigesetzte Wärme.
- Hitze von einem Herdbrenner
- Wärmeabgabe eines Heizkörpers
- Das Licht einer Glühlampe
- Die Übertragung elektromagnetischer Wellen durch den Mikrowellenherd
Was Sie über Strahlung wissen müssen
- Bei der Strahlung wird Wärme in Form von elektromagnetischen Wellen ohne jegliches Medium oder physikalisches Verhalten übertragen.
- Energie wird durch die Rotations- und Schwingungsbewegungen von Atomen und Molekülen übertragen.
- Es tritt in allen festen, flüssigen und gasförmigen Objekten bei einer Temperatur über -273,15 o C (0K) oder absoluter Temperatur auf.
- Auch die Strahlung folgt nicht den Gesetzen der Reflexion.
- Die Strahlungsgeschwindigkeit ist hoch.
- Jedes Objekt mit einer Temperatur von mehr als -273,15 o C (0k) kann strahlen.
- Die Übertragung wird so lange fortgesetzt, wie Energie abzustrahlen ist.
Lesen Sie auch: Unterschied zwischen potentieller Energie und kinetischer Energie
Unterschied zwischen Leitung, Konvektion und Strahlung
| VERGLEICHSGRUNDLAGE | LEITUNG | KONVEKTION | STRAHLUNG |
| Beschreibung | Bei der Konduktion erfolgt die Wärmeübertragung zwischen Objekten, die in direktem Kontakt stehen. | Konvektion ist eine Form der Wärmeübertragung, bei der der Energieübergang innerhalb der Flüssigkeit stattfindet. | Bei der Strahlung wird Wärme in Form von elektromagnetischen Wellen ohne jegliches Medium oder physikalisches Verhalten übertragen. |
| Wärmeübertragung | Wärme wird von einem Körper/Gegenstand hoher Temperatur auf einen Gegenstand/Körper mit niedriger Temperatur übertragen. | Wärme wird von einem Bereich geringer Dichte zu einem Bereich hoher Dichte übertragen. | Energie wird durch die Rotations- und Schwingungsbewegungen von Atomen und Molekülen übertragen. |
| Auftreten | Es kommt nur in Feststoffen vor. | Es kommt in Flüssigkeiten und Gasen vor. | Es tritt in allen festen, flüssigen und gasförmigen Objekten bei einer Temperatur über -273,15 o C (0K) oder absoluter Temperatur auf. |
| Gesetze der Reflexion | Die Leitung folgt nicht den Gesetzen der Reflexion. | Die Konvektion folgt wie die Leitung nicht den Gesetzen der Reflexion. | Auch die Strahlung folgt nicht den Gesetzen der Reflexion. |
| Geschwindigkeit des Auftretens | Die Übertragungsgeschwindigkeit ist langsamer. | Die Konvektionsgeschwindigkeit ist langsam. | Die Strahlungsgeschwindigkeit ist hoch. |
| Beeinflussende Faktoren | Die Temperaturdifferenz oder die Differenz der kinetischen Energie führt zur Leitung. | Der Dichteunterschied der Flüssigkeit führt zu Konvektion. | Jedes Objekt mit einer Temperatur von mehr als -273,15 o C (0k) kann strahlen. |
| Einfluss der Temperatur | Wird fortgesetzt, bis die Temperatur der beiden Objekte gleich ist. | Der Zyklus tritt auf, während eine Temperaturdifferenz besteht. | Die Übertragung wird so lange fortgesetzt, wie Energie abzustrahlen ist. |