Wärmeübertragung Rechner
Mit diesem Wärmeübertragung Rechner können Sie die Wärmeübertragung berechnen, genauer die Wärmemenge, die nötig ist, um die Temperatur eines Stoffs zu ändern, nach Q = m × c × ΔT. Geben Sie Masse, spezifische Wärmekapazität und Temperaturänderung ein, und der Rechner liefert die Wärmemenge in Joule und Kilojoule, für Wasser, Metalle und mehr.
Ergebnisse
Der Wärmeübertragung Rechner gehört zu unserer Sammlung Energie & Wärme Rechner. Entdecken Sie weitere Energie & Wärme Rechner, um passend zu diesem Werkzeug zu dimensionieren, umzurechnen und Ihre Ergebnisse zu prüfen.
Warum Sie die Wärmeübertragung berechnen
Einen Stoff zu erwärmen kostet Energie, und die Formel gibt an, wie viel. Der Rechner multipliziert Masse, spezifische Wärmekapazität und Temperaturänderung, ein schwererer Körper, eine höhere Wärmekapazität oder eine größere Temperaturänderung brauchen also mehr Energie. Das Ergebnis ist die fühlbare Wärme, die Energie, die die Temperatur ändert, ohne den Aggregatzustand zu ändern.
Die Formel, um die Wärmeübertragung zu berechnen
Der Rechner nutzt die Formel für fühlbare Wärme:
m ist die Masse, c die spezifische Wärmekapazität und ΔT die Temperaturänderung. Die spezifische Wärmekapazität ist die Energie, die ein Kilogramm um ein Grad erwärmt, Wasser mit 4186 braucht also weit mehr Energie als Stahl mit etwa 490. Die Formel deckt die Energie für die Temperaturänderung ab; wie schnell die Wärme fließt, ist eine eigene Rechnung, die weiter unten beschrieben ist.
Beispiel: Wärmeübertragung berechnen
2 kg Wasser werden um 10 Grad erwärmt, spezifische Wärmekapazität 4186:
Es braucht also etwa 83,7 Kilojoule, rund 0,023 kWh, um das Wasser um 10 Grad zu erwärmen. Ändern Sie Masse oder Temperaturänderung, und der Rechner passt die Energie sofort an.
So können Sie die Wärmeübertragung berechnen
Geben Sie die Masse in Kilogramm, die spezifische Wärmekapazität in Joule je Kilogramm und Grad und die Temperaturänderung in Grad ein, und der Rechner liefert die Wärmemenge in Joule und Kilojoule. Nutzen Sie 4186 für Wasser und niedrigere Werte für Metalle. Er funktioniert für Erwärmen und Abkühlen, eine negative Temperaturänderung ergibt die abgegebene Energie.
Die berechnete Wärmeübertragung richtig deuten
Die Wärmemenge ist das, was Sie zuführen müssen, um den Stoff zu erwärmen, oder abführen, um ihn abzukühlen. Wasser bestimmt viele Ergebnisse, weil seine Wärmekapazität hoch ist, deshalb dient es als Kühlmittel, und deshalb mildern Ozeane das Klima. Ein positiver Wert ist zugeführte Wärme, ein negativer abgegebene. Für die Heizdauer teilen Sie diese Energie durch die Leistung des Heizgeräts.
Wann Sie die Wärmeübertragung berechnen
- Ein Heizgerät bemessen
- Die Energie zum Erwärmen oder Abkühlen einer Wassermenge ermitteln
- Stoffe nach ihrer Wärmekapazität vergleichen
- Eine Heizdauer aus Energie und Leistung ableiten
Häufige Fehler, wenn Sie die Wärmeübertragung berechnen
- Falsche Wärmekapazität. Jeder Stoff hat einen eigenen Wert; Wasser liegt weit über Metallen.
- Energie und Rate verwechseln. Der Rechner liefert Energie in Joule, keinen Wärmestrom in Watt.
- Phasenwechsel ignorieren. Schmelzen oder Verdampfen braucht zusätzlich latente Wärme.
Tipps, um die Wärmeübertragung zu berechnen
- Nutzen Sie 4186 für Wasser und schlagen Sie den Wert anderer Stoffe nach.
- Teilen Sie die Energie durch die Heizleistung für die Heizdauer.
- Ergänzen Sie latente Wärme separat, wenn der Stoff schmilzt oder verdampft.
Wärmestrom und Wärmeübertragung pro Zeit
Die Energieform Q = m × c × ΔT beantwortet, wie viel Wärme, der Wärmestrom beantwortet, wie schnell. Er gibt eine Leistung in Watt statt einer Energie in Joule an und hängt von der Übertragungsart ab. Bei der Wärmeleitung durch eine Wand steigt er mit Fläche und Temperaturdifferenz und sinkt mit der Dicke, skaliert mit der Wärmeleitfähigkeit des Stoffs. So sieht die Gleichung aus, die für Dämmung und Wärmetauscher genutzt wird, in Deutschland etwa für den U-Wert nach DIN EN ISO 6946. Dieser Rechner ermittelt die gesamte Energie bis zu einer Temperatur; geteilt durch eine Heizleistung ergibt sich die Zeit. Für die laufenden Gewinne eines Raums addiert der Kühllast Rechner die Lasten.
Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung
Wärme bewegt sich auf drei Wegen, und jeder hat eine eigene Gleichung. Die Wärmeleitung beschreibt Wärme, die durch berührende Festkörper geht, etwa einen Topf auf der Herdplatte, und ist die Grundlage von Dämmwerten. Konvektion trägt Wärme in einem bewegten Fluid, etwa warme Luft, die von einem Heizkörper aufsteigt. Die Wärmestrahlung beschreibt Energie, die über Infrarotwellen übertragen wird, und steigt mit der vierten Potenz der Temperatur, deshalb wärmt ein Feuer quer durch den Raum ohne Luftbewegung. Alle drei ändern, wie schnell Wärme ankommt, die gesamte Energie, um eine Masse um einen Betrag zu erwärmen, folgt aber weiter aus Q = m × c × ΔT.
Tabelle: Wärmeübertragung nach Stoff
Spezifische Wärmekapazität üblicher Stoffe und die Wärmemenge für 2 kg bei 10 Grad Änderung:
| Stoff | Spezifische Wärmekapazität (J/kg·°C) | Q für 2 kg, 10 °C |
|---|---|---|
| Wasser | 4186 | 83.720 J |
| Luft | 1005 | 20.100 J |
| Aluminium | 900 | 18.000 J |
| Stahl | 490 | 9.800 J |
| Kupfer | 385 | 7.700 J |
Häufige Fragen zum Wärmeübertragung Rechner
Wie lautet die Formel für die Wärmemenge?
Für fühlbare Wärme gilt Q = m × c × ΔT, Masse mal spezifische Wärmekapazität mal Temperaturänderung. Der Rechner liefert die Wärmemenge in Joule.
Was ist die spezifische Wärmekapazität?
Die Energie, die ein Kilogramm eines Stoffs um ein Grad erwärmt. Wasser liegt hoch bei 4186, Metalle deutlich niedriger.
Deckt der Rechner Wärmeleitung und Strahlung ab?
Er liefert die Energie für eine Temperaturänderung. Wärmeleitung und Wärmestrahlung beschreiben, wie schnell Wärme fließt, das ist eine eigene Rechnung, die unten erklärt ist.
Kann ich ihn zum Abkühlen nutzen?
Ja. Geben Sie eine negative Temperaturänderung ein, und der Rechner liefert die Energie, die zum Abkühlen abgeführt werden muss.