Thermische Eigenschaften der Werkstoffe

Berührt man eine Metallplatte und eine Holzplatte, die lange genug bei derselben Raumtemperatur (etwa 20 °C) gelegen haben, mit der Hand, fühlt sich das Metall kälter an. Was ist der Hauptgrund?

  1. AMetall hat eine viel größere spezifische Wärmekapazität als Holz und nimmt viel Wärme aus der Hand auf und speichert sie
  2. BMetall hat einen viel größeren Wärmeeindringkoeffizienten √(κρc) als Holz, sodass die Kontaktfläche nahe an der Temperatur des Metalls liegt
  3. CAuch bei Raumtemperatur gibt Metall an der Oberfläche leicht Wärme ab, sodass seine Oberfläche kälter ist als die des Holzes
Lösung und Erläuterung anzeigen

Lösung: B. Metall hat einen viel größeren Wärmeeindringkoeffizienten √(κρc) als Holz, sodass die Kontaktfläche nahe an der Temperatur des Metalls liegt

Die Temperatur der Kontaktfläche unmittelbar nach dem Berühren zweier Körper unterschiedlicher Temperatur ist der mit den Wärmeeindringkoeffizienten e = √(κρc) gewichtete Mittelwert. Metall hat eine mehrere hundertmal größere Wärmeleitfähigkeit als Holz und damit auch einen viel größeren Wärmeeindringkoeffizienten, sodass die Kontaktfläche auf etwa 20 °C nahe der Metalltemperatur abkühlt; der Haut wird schnell Wärme entzogen, und das Metall fühlt sich kalt an. Beim Holz bleibt die Kontaktfläche nahe an der Körpertemperatur. Die spezifische Wärmekapazität ist bei trockenem Holz (etwa 1,7 J/(g·K)) größer als bei Aluminium (etwa 0,9 J/(g·K)); sie kann den Unterschied also nicht erklären. Liegen beide lange genug bei derselben Raumtemperatur, haben beide Oberflächen nahezu Raumtemperatur, und es gibt keinen Unterschied.

Fehler melden

Dieses Thema üben Zurück zum Thema

Passende Rechner

Weitere Fragen zum Thema „Thermische Eigenschaften der Werkstoffe“

  1. Beim Laser-Flash-Verfahren wird die Vorderseite einer Scheibe der Dicke L = 2,0 mm mit einem Lichtpuls bestrahlt; der Temperaturanstieg auf der Rückseite erreicht nach t½ = 0,050 s die Hälfte seines Maximums. Welcher Wert kommt der Temperaturleitfähigkeit am nächsten, die mit der Parker-Gleichung α = 0,1388L²/t½ unter Vernachlässigung von Wärmeverlusten berechnet wird?
  2. Was ist die Hauptursache dafür, dass sich Festkörper beim Erwärmen ausdehnen (Wärmeausdehnung)?
  3. Welche Reihenfolge ist richtig, wenn man nach dem Längenausdehnungskoeffizienten in der Nähe der Raumtemperatur vom größten zum kleinsten Wert ordnet?
  4. Warum ist der Längenausdehnungskoeffizient der Legierung Fe-36%Ni (Invar) in der Nähe der Raumtemperatur mit etwa 1×10⁻⁶ K⁻¹ so klein?
  5. Nach der Grüneisen-Beziehung ist der Volumenausdehnungskoeffizient eines Festkörpers etwa proportional zur Wärmekapazität bei konstantem Volumen. Welche Aussage über den Längenausdehnungskoeffizienten eines Isolators bei tiefen Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt trifft zu?