🔥 Wärmungsübertragungsrechner (Leitung & Konvektion)

Wechseln Sie über Registerkarten zwischen Wärmeleitung (Q=kAΔT/L) und Konvektion (Q=hAΔT) Wärmeübertragung. In jedem Reiter lassen Sie eine Variable leer, die restlichen Werte werden automatisch berechnet.

Geben Sie 4 der 5 Werte (Wärmestrom Q, Wärmeleitfähigkeit k, Fläche A, Temperaturdifferenz ΔT und Dicke L) ein und der verbleibende Wert wird berechnet.

Materialvorgabe (Wärmeleitfähigkeit k)

Wärmeübertragungsrate (Q) (W)

Wärmeleitfähigkeit (k) (W/(m·K))

Querschnittsfläche (A) (m²)

Temperaturdifferenz (ΔT) (K (or °C))

Dicke/Länge (L) (m)

Ergebnis

—

Material	Wärmeleitfähigkeit k (W/(m·K))
Kupfer	401
Aluminium	237
Stahl	50
Beton	1.7
Glas	0.8
Wasser	0.6
Ziegel	0.6
Holz	0.12
Glasfaser-Dämmung	0.04
Luft	0.026

Hinweis: Die k-Werte sind typische Referenzwerte aus Lehrbüchern (tatsächliche Werte variieren je nach Reinheit, Temperatur und Herstellung).

RATGEBER

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Formel der Wärmeleitung (Q=kAΔT/L)

Wärmeleitung ist der Wärmetransport innerhalb eines Materials durch Molekularvibrationen. Wird das Fourier’sche Gesetz der Wärmeleitung auf eine stationäre 1D-Ebenenwand angewendet, ergibt sich:

Q = k × A × ΔT ÷ L

Die Wärmeübertragungsrate (Q) steigt bei höherer Wärmeleitfähigkeit (k), größerer Fläche (A) und Temperaturdifferenz (ΔT) sowie bei kleinerer Dicke (L). Sie wird in der Wandisolierung, Kühlkörperauslegung und mehr verwendet.

Formel der Konvektion (Q=hAΔT)

Konvektion ist der Wärmetransport zwischen einer festen Oberfläche und einem bewegten Fluid (Luft, Wasser usw.), ausgedrückt durch das Newtonsche Abkühlungsgesetz.

Q = h × A × ΔT

Der Konvektionskoeffizient (h) variiert stark je nach Fluidtyp und Strömungsregime (natürlich vs. erzwungen). Typische Bereiche: natürliche Konvektion in Luft 5-25, erzwungene Konvektion in Luft 10-500, erzwungene Konvektion in Wasser 500-10,000 W/(m²·K) — dies sind typische Literaturbereiche und keine exakten Werte.

Leitung versus Konvektion

Wärmeleitung überträgt Wärme durch Molekularvibration in einem Feststoff (oder stationären Fluiden), während Konvektion eine physische Fluidbewegung umfasst. Eine reale Wand gibt Wärme intern durch Leitung und an ihren Oberflächen durch Konvektion ab – ein kombiniertes System, das dieser Rechner erlaubt, um jede Stufe separat zu schätzen.

Häufig gestellte Fragen

Warum brauchen die Leitung 4 Werte und die Konvektion nur 3?

Die Leitungsformel (Q=kAΔT/L) hat 5 Variablen (Q, k, A, ΔT, L), während die Konvektionsformel (Q=hAΔT) 4 Variablen hat (Q, h, A, ΔT). Bei genau einem unbekannten Wert bestimmt jeweils die Formel diesen Wert eindeutig, daher müssen entsprechend 4 bzw. 3 Werte eingegeben werden.

Sollte ich ΔT in °C oder K eingeben?

Ein *Temperaturunterschied* ist numerisch in °C und K identisch (z. B. entspricht ein Unterschied von 5°C einem Unterschied von 5K), daher funktionieren beide Einheiten — achten Sie nur darauf, die Differenz zwischen zwei Punkten einzugeben und nicht eine absolute Temperatur wie 300K.

Woher kommen die vorgegebenen Material-k-Werte?

Sie stammen aus typischen Raumtemperatur-Näherungswerten gängiger Wärmeübertragungs-Lehrbücher (z. B. Cengel, Heat and Mass Transfer). Reale Materialien variieren je nach Reinheit, Temperatur und Fertigung — für präzise Auslegung bitte Hersteller-Datenblätter prüfen.