Wärmeabgabe

Wärmeabgabe bezeichnet in der Thermodynamik die Übertragung thermischer Energie von einem System auf seine Umgebung. Sie tritt auf, wenn das System eine höhere Temperatur als die Umgebung hat oder durch andere Prozesse wie Reibung, chemische Reaktionen oder Phasenänderungen Wärme freisetzen kann. In technischen Kontexten wird der Begriff häufig im Zusammenhang mit dem Abführen von Wärme aus einem Bauteil oder System verwendet.

Drei grundsätzliche Übertragungswege sind Wärmeleitung (Konduktion), Wärmestrahlung (Radiation) und Wärmeübergang durch Konvektion. Die Wärmeleitung erfolgt durch Temperaturgradienten innerhalb von Festkörpern oder zwischen angrenzenden Körpern; Konvektion durch bewegte Fluide; Strahlung durch elektromagnetische Wellen, die auch im Vakuum stattfindet. Mechanismen können einzeln oder kombiniert auftreten, abhängig von Material, Geometrie, Umgebungstemperatur und -druck.

Quantitativ wird die Wärmeabgabe oft als Wärmeleistung Q̇ gemessen, gemessen in Watt. Die Wärmeabgabe ist positiv, wenn Wärme vom System an die Umgebung abgegeben wird, negativ, wenn das System Wärme aus der Umgebung aufnimmt. Typische Grössen sind Wärmeübertragungskoeffizienten und Formeln wie P = hAΔT für Konvektion, q = -k∇T für Konduktion und P = εσA(T^4 − T_env^4) für Strahlung. In der Praxis dient die Analyse der Wärmeabgabe dem Thermischen Design, der Kühlung von Bauteilen oder der Reduzierung von Energieverlusten in Gebäuden.