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Wärmewiderstand

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Definition: ein Maß für die Behinderung des Wärmeflusses

Englisch: thermal resistance, heat resistance

Kategorien: Grundbegriffe, physikalische Grundlagen, Wärme und Kälte

Formelsymbol: Rth

Einheit: K / W

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta (G+)

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 20.03.2012; letzte Änderung: 10.11.2017

Der Wärmewiderstand (oder thermische Widerstand) kommt in zwei unterschiedlichen Varianten vor:

Als Beispiel betrachte man Kupfer mit einer spezifischen Wärmeleitfähigkeit von 380 W / (m K). Daraus ergibt sich als Kehrwert ein spezifischer Wärmewiderstand von 1 / (380 W / (m K)) = 0,0026 m K / W. Wenn wir nun Wärme durch einen Kupferstab mit 1 cm2 Querschnittsfläche und 10 cm Länge leiten, erhalten wir hierfür einen absoluten Wärmewiderstand von 0,0026 m K / W × 0,1 m / 0,0001 m2 = 2,6 K/W. Die Temperaturdifferenz müsste also z. B. 26 K sein, um eine Leistung von 10 W zu übertragen.

Man beachte, dass sich Beiträge zum Wärmewiderstand nicht nur von Materialien, sondern auch von Grenzflächen ergeben können. Hier spielt der Wärmeübergangswiderstand eine Rolle, der der Kehrwert des Wärmeübergangskoeffizienten ist.

Absolute Wärmewiderstände lassen sich beispielsweise angeben für Kühlkörper und Wärmeübertrager. Für technische Geräte ist häufig ein guter Wärmefluss bei geringer Temperaturdifferenz erwünscht, also ein niedriger Wärmewiderstand. Das Gegenteil wäre der Fall bei einer Wärmedämmung, bei der ein möglichst hoher Wärmewiderstand, also eine geringe Wärmeleitfähigkeit angestrebt wird. Beispiels­weise könnte ein gut wärmegedämmtes Einfamilienhaus einen Wärmewiderstand von 0,004 K/W haben, so dass bei 20 K Temperatur­differenz (20 °C innen, 0 °C außen) ein Heizleistungsbedarf von 20 K / 0,004 K/W = 5 kW entsteht. Hier ist der Wärmewiderstand also trotz Wärmedämmung weitaus geringer als der des oben genannten Kupferstabs, da die Querschnittsfläche eben weitaus größer ist.

Soweit es um Wärmeübertragung durch Wärmeleitung geht, ist der Wärmewiderstand nur wenig von der Temperatur und der Temperaturdifferenz abhängig. Dies ist anders im Falle von Wärmeübertragung durch Konvektion oder Wärmestrahlung. Deswegen hängt der Wärmewiderstand eines Heizkörpers erheblich von den Betriebsbedingungen ab.

Siehe auch: Wärmeleitfähigkeit, Wärme, Wärmeübergangskoeffizient
sowie andere Artikel in den Kategorien Grundbegriffe, physikalische Grundlagen, Wärme und Kälte

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