Wärmeleitfähigkeit

Wärmeleitfähigkeit einfach erklärt  

Die Wärmeleitfähigkeit gibt die Fähigkeit eines Materials an, Wärme zu übertragen. Sie hängt von den physikalischen Eigenschaften des Materials ab. Dabei spielen insbesondere Porosität, Wassergehalt und Dichte eine Rolle.

Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit ermöglichen eine effiziente Wärmeübertragung. Im Gegensatz dazu eignen sich Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit eher zum Dämmen.

Die Wärmeleitfähigkeit hat das Formelzeichen λ (lambda) und die Einheit Watt pro Meter-Kelvin (W/mk). 

Übrigens: Die Einheit Watt pro Meter-Kelvin sagt aus, wie viel Watt innerhalb eines Quadratmeters durch eine 1 Meter dicke Schicht transportiert wird, wenn sich die Temperatur um 1 Kelvin ändert.

Wärmeleitfähigkeit Tabelle  

Hier findest du einige Wärmeleitfähigkeiten einiger häufig genutzter Materialien untergliedert in Feststoffe, Gase und Flüssigkeiten.

Übrigens: Was elektrischen Strom gut leitet (Silber, Kupfer), leitet auch Wärme gut. Umgekehrt gilt es aber nicht immer. Beispielsweise leitet der Diamant Wärme sehr gut, jedoch keinen elektrischen Strom.

Wärmeleitfähigkeit Dämmung 

Die Wärmeleitfähigkeit spielt besonders bei der Dämmung eine große Rolle. Um beispielsweise den Wärmeaustausch zwischen Hausinnenwand und Hausaußenwand gering zu halten, bieten sich sogenannte Dämmstoffe an. Das sind Stoffe mit einem Lambda-Wert unter 0,1 W/mk. Meist liegt er zwischen 0,025 und 0,04 W/mk. Beispielsweise besitzt Styropor einen Wert von 0,03 W/mk.

Grundsätzlich gilt: Je mehr Luft in einem Material enthalten ist, desto besser ist die Dämmung. Denn Luft weist eine Wärmeleitfähigkeit von 0,025 W/mk auf und dämmt somit besser als die meisten anderen Stoffe. Dagegen eignet sich Kupfer mit einem Wert um die 390 W/mk sehr gut zum Leiten von Wärme.

Beispielsweise ist im Gewebe eines Wollpullovers viel Luft eingeschlossen, wodurch er wärmt. Wird er jedoch nass, befindet sich eine Menge Wasser im Gewebe. Wasser leitet die Wärme besser als Luft, sodass die dämmende Eigenschaft dahin ist.

Noch besser als Luft dämmt Vakuum, also luftleerer Raum. Denn im Vakuum gibt es keine Wärmeübertragung. Dies macht sich die Vakuumdämmplatte zunutze. Sie ist mit einem Lamda-Wert von 0,004 W/mk aktuell der beste Dämmstoff.

Wärmeübertragung

Die Wärmeleitfähigkeit zeigt dir, wie effizient Wärme innerhalb eines Materials übertragen wird. Wie genau die Wärme übertragen wird, richtet sich dabei nach dem Aggregatzustand.

Feststoffe:
Innerhalb eines Feststoffes wird die Wärme per Wärmeleitung transportiert. Bei Nicht-Metallen funktioniert das über die mechanische Kopplung benachbarter Atome und den darauf folgenden Übergang von Schwingungsenergien. In Metallen sind es zusätzlich die Leitungselektronen, die neben elektrischer Ladung auch mechanische Wärmeenergie transportieren.

Flüssigkeiten / Gase:
In Flüssigkeiten oder Gasen wird die Wärme hauptsächlich über Konvektion, also Strömung übertragen. Denn wenn ein Teil des Fluids erwärmt wird, nimmt seine Dichte ab, steigt dadurch auf und transportiert dadurch die Wärme.

Übrigens: Bei sogenannten Suprafluiden wird ein Material fast auf den absoluten Nullpunkt abgekühlt, sodass eine nahezu unendliche Wärmeleitfähigkeit besteht.

Wärmeleitfähigkeit — häufigste Fragen

• Was ist Wärmeleitfähigkeit?
  Die Wärmeleitfähigkeit ist die Fähigkeit eines Materials, Wärme zu übertragen. Dabei ist W/mk (Watt pro Meter-Kelvin) die Einheit der Wärmeleitfähigkeit.
   
• Was ist die Wärmeleitfähigkeit Kupfer?
  Kupfer hat eine Wärmeleitfähigkeit von 380 bis 400 W/mk. Damit eignet es sich gut, um Wärme zu leiten.
   
• Was ist der Dämmwert Styropor?
  Styropor hat einen Dämmwert von 0,03 W/mk. Somit verfügt es über eine hervorragendes Dämmvermögen.

Wärmelehre

Klasse! Jetzt weißt du, was die Wärmeleitfähigkeit aussagt. In der Wärmelehre gibt es aber noch andere wichtige Begriffe. Schau dir hier unser Video zur Wärmelehre an, um auch dort den vollen Durchblick zu haben!