Erhitzt sich Luft bei Bewegung?
Hey, Wird du Luft eigentlich wärmer wenn sie sich bewegt? Bspw. Bei Ventilatoren etc.? Die Luft erfährt ja eigentlich keinen Widerstand, oder?
7 Antworten
Ein Ventillator (so wie der, der gerade über meinem Kopf rotiert und den ich als Photo der Antwort beilege) bringt die Luft in Bewegung, indem seine drei asymmetrisch geformten Blätter (C₃ᵥ) um die Achse rotieren. Dadurch entsteht ein Luftstrom nach unten und zur Seite. Dieser Luftstrom verstärkt die Verdunstung von Wasser an der Körperoberfläche, und durch die Verdunstungskälte tritt ein Kühleffekt ein.
Andererseits steckt der Ventillator aber Energie in die Luft, die sich zunächst als kinetische Energie des Luftstroms manifestiert. Diese Energie wird dann langsam durch Stöße mit anderen Luftteilchen oder mit der Wand oder Einrichtungsgegenständen „dissipiert“, also in Wärme umgewandelt. Das Phänomen heißt „Reibung“ und erzeugt immer Wärme (die Handflächen werden ja auch warm, wenn man sie gegeneinander reibt). Da die Luft ein ziemlich dünnes Medium ist, hat sie nur eine geringe Viskosität und die Reibungskräfte bleiben klein. Trotzdem wird natürlich jeder Wind irgendwann einmal über Reibung in Wärme umgewandelt (das einzige bekannte Medium, in dem es keine Reibung gibt, ist supraflüssiges Helium).
Wenn an sich genauer ansehen will, wieviel Wärme ein Ventillator erzeugt, dann ist es lächerlich wenig. Der Luftstrom hat Geschwindigkeiten von unter einem Meter pro Sekunde, aber bei Raumtemperatur fliegen die Moleküle der Luft bereits mit hunderten Metern pro Sekunde herum. Daher ändert sich der Wärmeinhalt der Luft durch den Ventillator nur unwesentlich. Aus demselben Grund wird auch der Kaffee nicht merklich warm, wenn Du ihn umrührst.
Oh doch, die Luft erfährt, bzw. bietet einen Widerstand. Der ist bei den Geschwindigkeiten, mit denen sich ein Mensch bewegen kann kaum spürbar, aber steigt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. Stecke mal in einem fahrenden Auto bei 100 km/h die Hand aus dem Fenster. Da merkst du mal, was Luft für einen Widerstand bietet.
Genauso, wie ein Windrad der bewegten Luft Energie entzieht, führt ein Ventilator der Luft Energie zu. Zunächst mal als Bewegungsenergie. Aber sobald die Luft sich durch Luftreibung uns Strömungswiderstand wieder beruhigt hat, ist alle Energie, die der Ventilator abgegeben hat, in Wärme verwandelt.
Die Bewegung der Luft ("laminare Strömung") an sich setzt kann keine Energie wandeln. Geschwindigkeit ist ohnehin relativ. Sie ist nur bestimmbar im Hinblick auf das jeweils ausgewählte Bezugssystem.
Bei der Luftreibung dagegen wird kinetische Energie in Wärme gewandelt. Luftreibungen entstehen z.B. bei Winden an festen Körpern und auch in der Luft selbst. Wenn die Luft feste Körper umströmt, enstehen dahinter Turbulenzen, und die turbulent strömende Luft reibt sich ordentlich an der Umgebungsluft. Dabei entsteht Reibungswärme.
Ohne Widerstand wird keine Wärme erzeugt. Die Luft, die vom Ventilator beschleunigt wird, reibt sich natürlich an der Umgebungsluft, weil die eine andere Geschwindigkeit hat.
Dessen ungeachtet erzeugt der elektrische Ventilator auch Wärme durch den elekrischen Widerstand seines Antriebsmotors. Die gesamte Leistung des Ventilators wird der Raumluft als Wärme zugeführt, sei es als "ohm'sche Abwärme" oder als Luftreibungswärme. Ein Ventilator mit 40 Watt führt also der Raumluft ständig genau 40 Watt an als Wärmeleistung zu. Mit genug Ventilatoren lässt sich so auch eine Wohnung elektrisch beheizen, mit Normaltarif.
Hey, Wird du Luft eigentlich wärmer wenn sie sich bewegt?
nein, nur wenn auf sie mechanisch "eingewirkt" wird, egal wie.
Halte mal den Finger auf das Ventil einer Luftpumpe und presse den Kolben hinein. Wenn Du jetzt den Finger etwas lockerst, so wird die Luft lautstark entweichen und es wird am Ventil z.T. richtig heiß - denn Reibung erzeugt Hitze.
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