Erklärung auf dieses Bild (Wärmetransport)?
3 Antworten
Da wird kein Vorgang dargestellt, alle 3 Mechanismen treten gleichzeitig auf.
Das Bild ist doch eigentlich recht anschaulich. Das Feuer strahlt die Energie in Form von Wärmestrahlung an die Unterseite des Topfes ab, durch Wärmeleitung im Boden wird die untere Schicht des Wassers erwärmt, das Wasser beginnt sich zu bewegen und transportiert somit Energie und Entropie von unten nach oben (durch die Wasserbewegung selbst), dies nennt man dann KOnvektion. Von da an geht es durch den Griff mittels WÄrmeleitung in die Hand.
Was ist daran nicht klar?
Das ist eine Skizze, in der die drei Mechanismen des Wärmetransports verdeutlicht werden: Strahlung (Übertragung ohne materiellen Träger), Konvektion (Strömung verschieden warmer Stoffanteile) und Wärmeleitung (Übertragung über Kontakt)
Vom Feuer zum Topf via Strahlung (Konvektion durch Flammgase wird hier anscheinend unberücksichtigt gelassen, obwohl sie hier eine große Rolle spielt - Grillkohlen wären etwas anderes).
Heiße Grillkohlen senden sehr viel Wärmestrahlung im Infrarotbereich aus. (Ein wenig Strahlung ist so kurzwellig, dass wir sie als rötliches Licht wahrnehmen.) Das Grillgut - oder hier der Topfboden - kann diese Infrarotstrahlung absorbieren. Dadurch heizt sich das Grillgut / der Topfboden auf.
Innerhalb des Topfes wird das Wasser am Topfboden erwärmt. Das wärmere Wasser ist weniger dicht als das kühlere an der Oberfläche. Deshalb steigt das wärmere Wasser auf und das kältere sinkt ab. Das jetzt unten liegende Wasser wird jetzt am Topfboden erwärmt und das oben liegende Wasser kühlt an der Luft ab, wodurch die Strömung in Gang gehalten wird.
Diese Strömung verschieden warmer Flüssigkeit nennt man Konvektion. (Statt Flüssigkeit ist auch Gas möglich, oder teils Gas, teils Flüssigkeit - so in vielen Kühlschränken.)
Der Topfgriff hat zunächst die Temperatur der umgebenden Luft. An der Stelle, wo er den Topf berührt, gibt nun der wärmere Topf Wärmeenergie an den kühleren Griff ab. Hier bewegt sich kein Material (keine Konvektion) und wir brauchen keine Strahlung; die Übertragung erfolgt dadurch, dass die Metallteilchen des Topfes sich unregelmäßig (thermisch) bewegen und beim Zusammenstoß mit den Teilchen des Griffes ihre Energie an diese übertragen.
Die Metallschicht des Griffes, die nahe am Topf liegt, ist jetzt wärmer als die 2. Metallschicht und gibt deshalb Wärmeenergie an diese ab, wieder dadurch, dass die Teilchen der 1. Schicht unregelmäßig an die der 2. Schicht stoßen.
Die 2. Schicht gibt ihrerseits Wärme an die 3. Schicht ab.
Usw.
Das nennt man Wärmeleitung.
ist mir bewusst, bloß ich verstehe nicht wie das auf dem Bild abläuft.