Temperatureigenschaften

Temperatureigenschaften umfassen die temperaturabhängigen physikalischen Größen von Stoffen oder Bauteilen. Sie beschreiben, wie sich Materialien bei thermischen Einflüssen verhalten und sind entscheidend für Design, Verarbeitung und Betrieb technischer Systeme. Typische Temperatureigenschaften betreffen Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit, Ausdehnung, thermische Stabilität und das Phasenverhalten.

Die spezifische Wärmekapazität c charakterisiert die Energiemenge, die nötig ist, um die Temperatur einer Masseeinheit um eine bestimmte Temperaturänderung zu erhöhen. Die Wärmeleitfähigkeit λ (auch k genannt) gibt an, wie gut Wärme durch das Material transportiert wird. Die Wärmedehnung wird durch den linearen Ausdehnungskoeffizienten α beschrieben; der volumetrische Koeffizient β ist bei isotropen Feststoffen ungefähr dreifach so groß wie α. Die thermische Diffusivität α_th ergibt sich aus k/(ρ c) und beschreibt, wie schnell sich Temperaturunterschiede im Material ausgleichen.

Phasenübergänge markieren markante Temperaturpunkte, bei denen sich Struktur oder Zustand ändern. Beispiele sind Schmelz- und Siedepunkt, Gefrierpunkt und bei Polymeren der Glasübergang Tg. Die Temperaturabhängigkeit dieser Eigenschaften beeinflusst Materialauswahl, Sicherheit, Effizienz und Lebensdauer von Bauteilen.

Die Temperaturabhängigkeit folgt oft allgemeinen Trends: cp steigt in vielen Materialien mit der Temperatur, obwohl bei sehr niedrigen Temperaturen das Debye-Gesetz gilt. α nimmt tendenziell mit der Temperatur zu. Typischerweise werden Temperaturdaten aus Messungen oder Datenbanken verwendet, um Berechnungen, Simulationen und Qualitätskontrollen zu unterstützen.

Messung und Standardisierung erfolgen über Temperaturfühler wie RTDs (Pt100), Thermistoren oder Thermoelemente; Referenzwerte werden in Datenbanken wie ITS-90 festgehalten.