Hitzeaufnahme

Hitzeaufnahme bezeichnet die Zunahme der thermischen Energie eines Systems durch Aufnahme von Wärme. Sie ist der Prozess, bei dem die innere Energie U steigt oder, in offenen Systemen, auch Arbeit W am System verrichtet wird. In der Thermodynamik gilt allgemein Q = ΔU + W; positive Wärmeaufnahme bedeutet Endothermie.

In der Praxis wird die aufgenommene Wärme oft durch die spezifische Wärmekapazität c bestimmt: Q = m c ΔT bei konstantem Aggregatzustand. Bei Phasenübergängen wird während der Temperaturänderung zusätzlich latente Wärme aufgenommen: Q = m L, wobei L die latente Wärme ist (Schmelzwärme, Verdampfungswärme).

Hitzeaufnahme erfolgt durch Wärmeübertragung, das heißt Konduktion, Konvektion und Strahlung. Der Wärmestrom wird häufig beschrieben durch Q/t = h A ΔT (Newtonsche Wärmestromung) oder durch das Fourier-Gesetz in Festkörpern. Materialien mit hoher spezifischer Wärmekapazität oder großem Volumen können viel Hitze aufnehmen, bevor sich ihre Temperatur deutlich ändert; dies ist in der Wärme- und Kühltechnik von Bedeutung.

In der Praxis wird Hitzeaufnahme in der Kalorimetrie gemessen: von einfachen Kalorimetern bis zur differentiellen Scanning-Kalorimetrie (DSC). Kalorimeter liefern direkte Hinweise auf Wärmekapazitäten und Phasenwechsel; DSC erfasst Wärmestrom als Funktion der Temperatur, wodurch Phasenübergänge und Wärmemengen bestimmt werden können.

Anwendungen reichen von der Auslegung thermischer Speichersysteme und Isoliermaterialien bis zur Modellierung der Klimaerwärmung; hier spielt die Hitzeaufnahme der Ozeane eine zentrale Rolle als großer Wärmespeicher der Erde. Die Begriffe Hitzeaufnahme und Wärmeaufnahme werden oft synonym verwendet; präziser ist, Hitzeaufnahme der Zuwachs an thermischer Energie Q, während innere Energie ΔU und latente Wärme bei Phasenwechseln weitere relevante Größen sind.