Wärmeabhängigkeit

Wärmeabhängigkeit bezeichnet die Abhängigkeit einer Größe, Eigenschaft oder eines Prozesses von der Temperatur. Sie beschreibt, wie sich beispielsweise Reaktionsgeschwindigkeiten, Materialeigenschaften oder elektronische Größen mit zunehmender oder abnehmender Temperatur verändern. Die Ursache ist die Veränderung der thermischen Energie der Teilchen und die damit verbundenen Wahrscheinlichkeiten von Zustandswechseln.

In der Chemie wird häufig das Arrhenius-Gesetz verwendet: k(T) = A exp(-Ea/(RT)). Daraus folgt, dass Reaktionsraten bei höheren Temperaturen in der Regel stärker anwachsen. Die Aktivierungsenergie Ea bestimmt, wie empfindlich eine Reaktion auf Temperaturänderungen reagiert. In der Biologie wird oft der Q10-Wert angegeben: Bei einer Temperaturerhöhung um 10 °C verändert sich die Prozessrate um das Vielfache Q10.

In der Physik ändern sich elektrische Eigenschaften, etwa der Widerstand: Metalle zeigen typischerweise eine Zunahme des Widerstands mit Temperatur, während Halbleiterverhalten komplexer sein kann. Materialeigenschaften wie thermische Ausdehnung, Elastizität oder magnetische Ordnung variieren ebenfalls mit der Temperatur; auch die Dielektrizitätskonstante kann temperaturabhängig sein.

Wärmeabhängigkeit ist von Bedeutung für das Design technischer Systeme, die Stabilität von Messungen und die Zuverlässigkeit von Bauteilen. Sie wird durch Experimente über Temperaturbereiche untersucht und oft durch Modelle beschrieben, die von linearen Näherungen bis zu Arrhenius- oder anderen nichtlinearen Funktionen reichen.