XIII Transportphänomene


XIII.1 Mittlere freie Weglänge

XIII.2 Diffusion

XIII.3 Wärmeleitung

Versuch XIII.1: Wärmeleitfähigkeit verschiedener Materialien

XIII.4 Viskosität und Konvektionsstrom

XIII.5 Wärmestrahlung

Versuch XIII.2: Wunderkerzenanzünder

Versuch XIII.3: Radiometer oder Lichtmühle



Aus dem Alltag ist bekannt, daß Wärmeenergie auf verschiedene Weisen transportiert werden kann. Wärmeenergie kann durch Strahlung, Leitung oder Strömung (Konvektion) transportiert werden. Zuzüglich zu diesen drei Phänomenen gibt es noch die Diffusion. Das bedeutet anschaulich, daß ein Gas in einem Volumen aus diesem Gefäß diffundiert, als sich verteilt, wenn das Volumen geöffnet wird. Obwohl die Phänomene Leitung, Konvektion und Diffusion zunächst unterschiedlich zu sein scheinen, haben sie alle etwas gemeinsam:

Der Zusammenhang mit der kinetischen Gastheorie zeigt, daß bei allen dreien räumliche Inhomogenität einer gewissen Größe den Transport einer anderen Größe auslöst.


Transportphänomen

transportierte Größe

transportierende Größe

Diffusion

Strömen von Masse

Konzentrationsgradient

Wärmeleitung

Strömen von Wärmeenergie

Temperaturgradient

Viskosität

Strömen von Impuls

Geschwindigkeitsgradient
Wie die Tabelle bereits zeigt, lassen sich alle drei Phänomene formal sehr ähnlich behandeln. Sie werden Transportphänomene genannt.

Diese drei Phänomene und die Wärmestrahlung wollen wir nun im einzelnen untersuchen und im Anschluß die Parallelitäten aufzeigen.

Um diese Phänomene zu untersuchen brauchen wir neben den bereits gewonnenen Ergebnissen aus der kinetischen Gastheorie noch einen weiteren wichtigen Begriff:

XIII.1 Mittlere freie Weglänge