Warum sind Gesteine schlechte Wärmeleiter?
Hallo,
kann mir jemand die Frage beantworten, warum Gesteine schlechte Wärmeleiter sind?
Vielen Dank! :)
4 Antworten
weil sie üblicherweise eine amorphe Struktur besitzen und daher weder Strom noch Wärme "durchleiten" können wie ein Metall mit klarer Struktur ("Metallgitter").
m.f.G.
anwesende
richtig, und genau deswegen gibt es jede Menge Grenzflächen, die man überwinden muß.
Gesteine sind niemals amorph (Ausnahmen: Pechstein u. Obsidian/Bims), sondern kristallin.
ich habe erhebliche Zweifel, daß Sedimentgesteine (Buntssandstein, Keuper, Muschelkalk) irgendwo kristallin sind. Und auch die anderen Gesteine sind "nur" im geologische Sinne kristallin, nicht im mineralogischen. Es gibt daher ständig Grenzflächen, die eine Wärmeleitung erschweren.
Auch die Bestandteile von Sandstein, Mergel und Tonstein sind kristallin. Entweder Quarzkörnchen oder sehr kleine Tonmineralien, z.B. Montmorillonit. Buntsandstein, Keuper usw. sind Formations- bzw. Altersbezeichnungen, keine Gesteine.
Auch die Bestandteile von Sandstein, Mergel und Tonstein sind kristallin.
völlig richtig und genau das was ich gesagt habe. Es sind keine Einkristalle im mineralogischen Sinn und es gibt daher ständig Grenzflächen zwischen den kristallinen Bereichen, die eine Wärmeleitung erschweren.
"schlecht" kommt auf den Blickwinkel an. Im Vergleich zu Holz, Wolle und vielen anderen Stoffen ist Gestein ein guter Wärmeleiter. Das merkst du spätestens dann, wenn du dich bei kälterer Witterung auf Stein setzt, wie schnell es dir da kalt am A... wird.
Im Vergelich zu Metallen hat Gestein allerdings eine deutlich niedrigere Wärmeleitfähigkeit.
Okay, aber woher kommt denn die niedrige Wärmeleitfähigkeit?
Man müsste eher andersrum fragen: Warum sind Metalle so außergewöhnlich gut in der Lage, Wärme zu leiten?
Wärmeleitung geschieht dadurch, dass die einzelnen Teilchen ihre kinetische und potenzielle Energie, die sie durch ihre Temperatur haben, an ihre Nachbarteilchen weitergeben können. Das geschieht in dem Kristallgitter eines Gesteins sozusagen nur durch die direkte Berührung der Teilchen zueinander. Im Metall passiert das auch, aber da gibt es einen zusätzlichen Mechanismus der Energieübertragung innerhalb des Stoffes durch die freien Elektronen, die Metalle nun mal haben und die auch zur elektrischen Leitfähigkeit führen. Diese Elektronen können die Energie aufnehmen und durch ihren freien Fluss viel schneller innerhalb des Materials weitergeben als es durch direkte Berührung der einzelnen Teilchen (Atome und Moleküle) möglich wäre.
sie sind schlechtere Wärmeleiter als Metalle, weil in ihnen keine freien Elektronen umherfliegen, die schneller als Gitterschwingungen sind. Sie sind aber bessere Wärmeleiter als Styropor, weil sie wenigstens Gitterschwingungen haben.
Also laut dieser https://www.abendblatt.de/ratgeber/wissen/article135501398/Wieso-fuehlen-sich-Holz-und-Metall-bei-gleicher-Temperatur-unterschiedlich-kalt-an.html Website liegt das an den Freien Elektronen, oder Valenzelektronen, welche im Gestein Fehlen...
Es gibt nur wenige amorphe Mineralien. Und Gesteine setzen sich deshalb überwiegend aus kristallinen Substanzen zusammen - auch wenn diese Kristalle meist klein bis sehr klein sind.