Wärmeübertragung Formel: Q = m · c · ΔT erklärt

Um einen Stoff zu erwärmen, braucht es Energie, und die Wärmeübertragung Formel sagt Ihnen, wie viel. Dieser Ratgeber behandelt die Form für fühlbare Wärme, die spezifische Wärmekapazität gängiger Stoffe und den Unterschied zwischen der Wärmemenge und dem Wärmestrom.

Die Wärmeübertragung Formel für die Wärmemenge

Die Wärmemenge, die einen Stoff ohne Phasenwechsel erwärmt, berechnen Sie so:

Q = m × c × ΔT

m ist die Masse, c die spezifische Wärmekapazität und ΔT die Temperaturänderung. Die spezifische Wärmekapazität ist die Energie, die ein Kilogramm um ein Kelvin erwärmt; Wasser braucht mit 4186 J/(kg·K) weit mehr Energie als Stahl mit etwa 490. Eine Temperaturdifferenz in Kelvin ist zahlenmäßig gleich der Differenz in Grad Celsius. Der Wärmeübertragung Rechner wendet die Formel an und liefert Joule und Kilojoule.

Rechenbeispiel

2 kg Wasser um 10 K erwärmen: Q = 2 × 4186 × 10 = 83.720 J, also etwa 83,7 kJ oder 0,023 kWh. Wasser bestimmt viele Ergebnisse, weil seine Wärmekapazität so hoch ist, deshalb eignet es sich so gut als Kühl- und Heizmedium. Ein 200-Liter-Warmwasserspeicher von 10 auf 60 °C braucht entsprechend 200 × 4186 × 50 = 41,9 MJ oder 11,6 kWh.

Spezifische Wärmekapazität gängiger Stoffe

Werte in J/(kg·K): Wasser 4186, Luft 1005, Aluminium 900, Beton etwa 880, Stahl 490, Kupfer 385. Je kleiner die Wärmekapazität, desto schneller ändert ein Stoff bei gleicher Energie seine Temperatur. Wärme lässt feste Körper zudem wachsen, was die Formel für die Wärmeausdehnung beschreibt.

Wärmemenge und Wärmestrom

Q = m c ΔT gibt an, wie viel Energie die Temperatur verändert. Wie schnell diese Wärme fließt, ist eine eigene Rechnung und hängt von der Art ab: Wärmeleitung durch sich berührende feste Körper, Konvektion in strömenden Flüssigkeiten und Gasen sowie Wärmestrahlung über Infrarot. Für die Wärmeleitung durch eine Wand gilt zum Beispiel Φ = U × A × ΔT mit dem U-Wert in W/(m²·K). Um aus der Energie eine Aufheizzeit zu machen, teilen Sie sie durch die Heizleistung. Klima- und Heizgeräte werden oft in BTU pro Stunde angegeben, die der BTU Rechner für einen Raum bestimmt.

Verwandte Berechnungen zur Wärme

Für einen ganzen Raum statt einer einzelnen Masse summiert der Kühllast Rechner Wärmeeinträge und Verluste über Wände, Fenster, Personen und Geräte.

Häufige Fehler

• Falsche Wärmekapazität. Wasser liegt weit über Metallen, nutzen Sie den richtigen Wert.
• Wärmemenge und Wärmestrom verwechseln. Die Formel liefert Joule, nicht die Watt einer Wärmestromrechnung.
• Den Phasenwechsel ignorieren. Schmelzen oder Verdampfen braucht zusätzliche latente Wärme über Q = m c ΔT hinaus.

Kurzübersicht

Wärmemenge: Q = m × c × ΔT. Wasser c = 4186 J/(kg·K), 1 kWh = 3,6 MJ. Rechnen Sie Ihre eigenen Zahlen mit den kostenlosen Rechnern auf CalculateGuide.