Temperaturleitfähigkeit statt Wärmeleitfähigkeit bei der Dämmung

Dämmstoffe mit hoher Wärmekapazität sind besser.

Unter Wärmekapazität versteht man die Fähigkeit eines Materials, Wärme (oder Wärmeenergie, das ist das Selbe) zu speichern. Wasser zum Beispiel hat die höchste Wärmekapazität überhaupt.

Tendenziell ist es so, dass mit höherem Gewicht eines Körpers auch eine höhere Wärmekapazität einhergeht.

Daraus folgt umgekehrt, dass die wohl bekanntesten Isoliermaterialien Styropor und Steinwolle über keine wesentliche Wärmekapazität verfügen.

Dämmstoffe werden typischerweise nur über ihre Wärmeleitfähigkeit charakterisiert. Darunter versteht man die Eigenschaft eines Materials, Wärme hindurchzuleiten.

Durch die Wärmeleitfähigkeit allein kann man Dämmstoffe jedoch nur unzureichend charakterisieren, was sich vor allem beim sommerlichen Hitzeschutz auswirkt: Dort kommt es nämlich hauptsächlich auf die Wärmekapazität, und nicht auf die Wärmeleitfähigkeit an.

Die Eigenschaft Wärme zu leiten hat im Allgemeinen wenig zu tun mit der Eigenschaft Wärme zu speichern, da die physikalischen Mechanismen unterschiedlich sind.

Aus beiden zusammen, also Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität, lässt sich die so genannte Temperaturleitfähigkeit herleiten. Diese Grösse bedarf zwar einiger Erklärung; dafür wird sie sich jedoch als entscheidend herausstellen für den sommerlichen Hitzeschutz. 

Begriff der Temperaturleitfähigkeit

Wärme (bzw. Wärmeenergie, das ist das Selbe) ist ein Mengenbegriff. Man kann viel oder wenig davon durch einen Wärmeleiter hindurchtransportieren oder in einem Reservoir sammeln, z.B. in einer Wärmflasche. Wärme kann man sich als abstraktes Fluid vorstellen, das von einem Ort zum anderen fliesst, nachdem es z.B. elektrisch erzeugt worden ist.

Temperatur dagegen ist kein Mengenbegriff, sondern ein Zustand eines Stoffes an einer bestimmten Stelle. Eine Durchschnittstemperatur gibt zwar den durchschnittlichen Zustand des gesamten Stoffes an, aber es ist immer noch eine - gemittelte- Zustandsgrösse an allen Orten des Stoffes. Temperatur kann nicht von einem Ort zum Anderen transportiert werden, die Vorstellung von einem Fluid versagt hier. Man kann auch nicht die Temperaturen zweier Körper addieren, da das Ergebnis keine Entsprechung in der physikalischen Realität hätte. Dagegen kann man die Wärmeenergien zweier Körper zu einer Gesamtenergie addieren.

Trotzdem gibt es den Begriff der Temperaturleitfähigkeit. Dies steht mit zuvor Geschildertem nur scheinbar im Widerspruch, denn in der Physik werden oft konkrete Begrifflichkeiten für abstrakte Modelle benutzt. Das ist in diesem Fall so zu verstehen:

Entlang eines wärmeleitenden Körpers wird sich ein Temperaturgefälle einstellen.

Beispiel1:

Wir fassen mit der Hand eine kalte Eisenstange an. Die Oberfläche der Hand wird sofort abgekühlt und wird in kurzer Zeit eine Temperatur annehmen, die nur wenig oberhalb der Temperatur der Eisenstange liegt.

Begründung: Eisen hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit, deshalb fliesst die Wärme von der Hand schnell über die Eisenstange ab. Die Hand kühlt infolgedessen aus .

Nun fassen wir einen Holzstab an. Der Holzstab wird sich langsam erwärmen bis er eine Temperatur angenommen hat, die nur wenig unterhalb der Temperatur der Hand liegt.

Begründung: Holz hat eine niedrige Wärmeleitfähigkeit, deshalb fliesst die Wärme von der Hand nur langsam in das Holz. Die Hand behält ihre Temperatur weitgehend und das Holz wird warm.

Offenbar ist es so, dass die Handtemperatur sehr tief in das Holz eindringt und beim Eisen so gut wie gar nicht. Das Holz hat gleichsam eine niedrige Temperaturleitfähigkeit (Die Handtemperatur kommt tief im Holz in fast der selben Höhe an bzw. pflanzt sich tief ins Holz hinein fort, "fliesst" also nur langsam in das Holz hinein) und das Eisen eine hohe (Die Handtemperatur dringt fast nicht in das Eisen ein bzw. "verschwindet" sehr schnell im Eisen, "fliesst" also schnell ins Eisen hinein, wird "abgesaugt").

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