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Kälte

Der Begriff Kälte wird mit etwas unterschiedlichen Bedeutungen verwendet:

• Manchmal ist ein empfundener Mangel an Wärme gemeint. Beispielsweise leidet man an Kälte, wenn ein Raum ungenügend beheizt ist.
• In anderen Fällen wird Kälte erzeugt oder geliefert (siehe unten). Hier geht es meist um das Abkühlen auf eine Temperatur unterhalb der Umgebungstemperatur. Hierfür genügt es also nicht, z. B. den abzukühlenden Gegenstand in Wärmekontakt mit der umgebenden Luft zu bringen, damit er Wärme an diese abgibt. Vielmehr wird eine Kältemaschine benötigt, welche dem Gegenstand Wärme entziehen kann, selbst wenn er schon relativ kalt ist, und diese Wärme an eine wärmere Umgebung abgibt.

Von Laien wird Kälte häufig als eine Art Gegenspieler von Wärme verstanden. Man spricht z. B. davon, dass im Winter Kälte durch die Wände in das Haus eindringt. Jedoch beschreibt man dies in der Physik meist umgekehrt so, dass Wärme aus dem warmen Haus nach außen fließt. Dementsprechend spricht man z. B. von Wärmebrücken und nicht von Kältebrücken.

Erzeugung von Kälte; Kälte und Exergie

Die Erzeugung von Kälte im Sinne des Wärmeentzugs von Gegenständen, die bereits kälter als die Umgebung sind, erfordert in der Regel einen Aufwand an Exergie (Antriebsenergie) zum Betrieb einer Kältemaschine. Diese enthält eine Wärmepumpe, die Wärme von einem kälteren zu einem wärmeren Reservoir "pumpen" kann, dafür aber Antriebsenergie benötigt. ("Freiwillig" würde Wärme nur in der anderen Richtung fließen: vom wärmeren zum kälteren Körper.) Der relative Aufwand an Antriebsenergie ist umso höher, je weiter die benötigte Temperatur unter der Umgebungstemperatur liegt, bei der die Kältemaschine die Wärme abgeben kann. Das bedeutet, dass es z. B. wesentlich mehr Energie kostet, mit einer Klimaanlage 1 m³ Luft um 10 Grad abzukühlen als 10 m³ um 1 Grad. Ebenso nimmt z. B. der Strombedarf eines Kühlschranks zu, wenn der Kondensator auf der Rückseite, über den die Abwärme abgegeben werden muss, verstaubt ist und deswegen besonders warm wird.

Umgekehrt könnte ein Kältereservoir genutzt werden, um mechanische und elektrische Energie zu gewinnen, indem man eine Wärmekraftmaschine zwischen der wärmeren Umgebung und dem Kältereservoir betreibt. Hierbei wird dann ein Teil der Umgebungswärme zu elektrischer Energie, und der Rest muss vom Kältereservoir aufgenommen werden.

Kälte kann auch mit wenig Exergie erzeugt werden, indem z. B. Wasser verdunstet wird und dabei die Verdampfungswärme aufnimmt. Der Wasserdampf kann dann in die Umgebung abgegeben werden. Dies erfordert natürlich einen Nachschub an Wasser; es handelt sich nicht wie bei einer Kältemaschine um ein geschlossenes System.

Methoden des "free cooling" machen Kälte aus der Umwelt nutzbar, um den Energieverbrauch stark zu vermindern.

Transport von Kälte

Kälte kann transportiert werden, indem ein kaltes Medium transportiert wird – häufig Wasser. Beispielsweise wird Fernkälte in Leitungsnetzen transportiert, in denen kaltes Wasser zu den Kälteverbrauchern geschickt wird und erwärmt wieder zurückfließt.

Siehe auch: Wärme, Kühlschrank, Klimaanlage, Kältemaschine, Split-Klimagerät, Fernkälte, Wärmepumpe, Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung, free cooling, Exergie, Temperatur