Abkühlgeschwindigkeit

Abkühlgeschwindigkeit bezeichnet die Rate, mit der ein Objekt oder eine Substanz infolge von Wärmeabgabe von seiner Temperatur herabkühlt. Typischerweise wird sie als dT/dt ausgedrückt, meist negativ, da die Temperatur sinkt. In technischen Anwendungen spricht man oft von der Abkühlzeit, der zeitlichen Änderung der Temperatur oder von der Abkühlrate in Grad pro Sekunde.

Die Abkühlgeschwindigkeit wird durch Wärmeübertragungsprozesse bestimmt, zu denen Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung gehören. Wichtige Einflussgrößen sind Oberflächenbeschaffenheit und Geometrie des Körpers, die Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität des Materials, die Wärmeübergangskoeffizienten sowie die Umgebungstemperatur und -bedingungen. Die Umgebung kann zwischen direkter Kontaktkühlung, Flüssigkeitskühlung oder Luftkühlung variieren. Auch latente Wärme beim Phasenwechsel kann die effektive Abkühlgeschwindigkeit beeinflussen.

In vielen Bereichen ist die Abkühlgeschwindigkeit entscheidend für die Materialentwicklung. Im Maschinenbau oder der Metallkunde beeinflusst sie unter anderem Mikrostruktur, Gefüge, Kornwachstum und Phasenübergänge. Beispielsweise führt beim Stahl eine schnelle Abkühlung oft zur Bildung von Martensit, während langsameres Abkühlen Ferrit-Perlit-Strukturen begünstigt. Bei Gläsern oder Polymeren kann der Verlauf der Abkühlung Kristallisation, Glasübergänge oder Spannungen vorbeugen oder fördern.

Mess- und Regelmethoden umfassen Thermoelemente, Infrarot- oder Wärmebildkameras sowie kalorimetrische Techniken, die Abkühlkurven liefern. Die Kontrolle der Abkühlgeschwindigkeit ist wichtig für Qualität, Festigkeit, Transparenz oder Stabilität von Produkten.

Siehe auch: Wärmeübertragung, Phasenübergänge, Kristallisation, Quenching.