Wärmeleitfähigkeit

Wärmeleitfähigkeit ist ein quantitatives Maß für die Fähigkeit eines Stoffes, Energie in Form von Wärme zu leiten. Sie ergibt sich aus der Geschwindigkeit, mit der sich die Wärmeenergie durch das jeweilige Material ausbreitet. Die Wärmeleitfähigkeit ist dabei eine Materialkonstante, d.h. sie ist konstant an die Bedingungen des jeweiligen Stoffes gebunden und nicht von der Temperatur abhängig. Angegeben wird die Wärmeleitfähigkeit durch die Wärmeleitzahl λ in Watt pro Meter mal Kelvin. Ihr Kehrwert ist der spezifische Wärmewiderstand.

Die Wärmeleitfähigkeit verschiedener Materialien

Die Wärmeleitfähigkeit ist vor allem abhängig vom Wassergehalt, der Porigkeit und der Dichte eines Stoffes. Je trockener und poriger Stoffe sind, desto schlechter leiten sie Wärme. Fensterglas hat beispielsweise eine Wärmeleitfähigkeit von 0,75 W/(m K) und Beton eine Wärmeleitfähigkeit von 2,1 W/(m K). Luft hat einen niedrigen Wert von 0,0262 W/(m K). Durch Konvektion, d.h. Umwälzung, wird Wärme in Flüssigkeiten und Gasen jedoch auch unabhängig von der Wärmeleitfähigkeit transportiert. Viele Wärmedämmmaterialien funktionieren daher, indem sie Luft in kleine Blasen oder Poren einschließen und so ihre Bewegung verhindern.

Auch das Prinzip der Heizung basiert auf der Wärmeleitfähigkeit der verarbeiteten Stoffe. Ein Heizkörper besteht beispielsweise aus Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die thermische Energie über das Metall gut nach außen an die Luft dringen kann, um sie zu erwärmen. Die Heizungsrohre und Heizkörper sind dagegen mit Wasser gefüllt. Wasser besitzt eine schlechtere Wärmeleitfähigkeit, ist dabei aber ein sehr guter Wärmespeicher. So wird die Temperatur im Heizkörper möglichst lange gehalten.