Einleitung

Zusammenfassung

Wärme ist eine Energie, die auf Grund einer Temperaturdifferenz übertragen wird. Die Richtung der Übertragung ist nach der Forderung des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik stets vom höheren zum tieferen Temperaturniveau. Wärme tritt nur in Erscheinung, wenn sie bei einer Zustandsänderung eine Systemgrenze überschreitet. Im Gegensatz zur Temperatur beschreibt sie keinen Zustand, sondern eine Zustandsänderung. Im Gegensatz zur Temperatur ist sie keine Zustandsgröße, sondern eine Prozessgröße.

Wärme kann auf drei verschiedene Arten übertragen werden: a) Wärmeleitung, b) Konvektion und c) Wärmestrahlung, Abb. 1.1. Die drei Wärmetransportmechanismen sind in der Regel überlagert (konjugierter Wärmetransport). Die Herausforderung bei der Entwicklung eines Kühlkonzepts besteht darin, Wärmepfade zu analysieren und zu optimieren.

Wärmeleitung ist der Energietransport auf mikroskopischer Teilchenebene, bei dem Energie- und Impuls von einem Teilchen zum nächsten weiter gegeben wird. Bei elektrischen Isolatoren sind im Wesentlichen die Atomrümpfe beteiligt. Bei metallischen Werkstoffen stehen zusätzlich frei bewegliche Elektronen zur Verfügung. Ihre Wirkung beim Energie- und Impulstransport ist wesentlich größer als die der Atomrümpfe. Deshalb sind Metalle im Gegensatz zu den meisten elektrischen Isolatoren gute Wärmeleiter. Wärmeleitung tritt in Festkörpern und Fluiden auf.