Tabellenbuch Wärme Kälte Klima - Europa-Lehrmittel

96 TP 2.3 Wärmelehre
Peltier-Effekt (Fortsetzung)
Peltier-Elemente werden als Heizelemente und
als Kühlelemente verwendet.
Der Peltier-Koeffizient ist ein von der Werkstoffkombination
abhängiger Proportionalitätsfaktor. Er
beträgt bei den verschiedenen Metallkombinationen
zwischen 4 · 10 –3 bis 4 · 10 –4 J/As.
Û = 5 A; π 12 = 0,0016 J/As; t = 30 min;
Q p = ?
Q p = π 12 · Û · t = 0,0016 J/As · 5 A · 1800 s
Q p = 14,4 J
Wärmetransport (➞ Behaglichkeit, Wärme- und Kälteschutz)
Möglichkeit einer Wärmeübertragung:
Der zweite Hauptsatz besagt:
Wärmeenergie kann ohne einen zusätzlichen Aufwand
an Energie nur von einem Körper mit höherer
Temperatur auf einen Körper mit niedrigerer Temperatur,
d.h. nur in Richtung eines Temperaturgefälles,
übertragen werden (nebenstehendes Bild).
Übertragung von Wärmeenergie erfolgt durch
Wärmeleitung, Wärmestrahlung und Wärmemitführung
(Konvektion).
Wärmeleitung durch ebene und gekrümmte Wände
Q = � Q
t �
Q = � ¬
∂ � · A · (« 1 - « 2)
Q = � ¤ «
�
R
∂
R ¬ = �
¬ · A �
¤« = R ¬ · Q
q = � Q
A �
Wärmestrom
Wärmeleitwiderstand
Ohm’sches Gesetz
der Wärmeleitung
Wärmestromdichte
Q = � ¬ 1
� · A · ¤« 1 = � ¬ 2
� · A · ¤« 2 = � ¬ 3
� · A · ¤« 3 = … = � ¬ n
� · A · ¤« n
∂ 1
¬
∂ 2
⎫
⎥
⎥
⎥ Wärmestrom durch
⎬
⎥ einschichtige Wand
⎥
⎥
⎭
Bei kleiner Wärmeleitfähigkeit ¬ ist der Wärmeleitwiderstand
R ¬ groß und damit ist auch die
Temperaturdifferenz groß.
Bei ebenen Wänden liegt ein lineares Temperaturgefälle
vor (➞ Berechnung von Dämmkonstruktionen).
In mehrfach geschichteten ebenen Wänden (nebenstehendes
Bild) fällt die Temperatur linear von
Schicht zu Schicht in Richtung des Wärmestromes.
∂ 3
∂ n
Dc = Dc 1 + Dc 2 + Dc 3 +…
Leiter 1
c in °C
Kontaktstelle
T 1
c 1
d 1 d 2 d 3
A A
Q
1 2 3 4 …
c 2
l 1
Q P
Q
T 1 >T 2
Dc 1
Dc 2
Dc 3
l 2
Q
2
A
Ü
Ü
QP Leiter 2
c 3
l 3
T 2
+
–
Q Wärmestrom W
Q Wärmeenergie J, kJ
t Zeit s
Q
c 4
s in m
Wärmestrom durch eine mehrfach
geschichtete ebene Wand