Wärmefreisetzung

Wärmefreisetzung bezeichnet den Prozess, bei dem thermische Energie von einem System an seine Umgebung abgegeben wird. Sie tritt auf, wenn Energie in Form von Wärme aus dem Inneren des Systems in die Umgebung übertragen wird, meist infolge einer chemischen Reaktion, eines Phasenwechsels oder der Entspannung innerer Strukturen. In der Chemie wird sie häufig als exotherme Reaktion beschrieben; bei einer exothermen Reaktion nimmt die Enthalpie des Systems ab (ΔH < 0).

Typische Ursachen sind chemische Reaktionen wie Verbrennung oder Neutralisation, Redoxprozesse, Polymerisationsreaktionen oder Hydratationsreaktionen. Durch Phasenänderungen können ebenfalls Wärme freigesetzt werden, zum Beispiel Kondensation von Dampf zu Flüssigkeit oder Gefrieren von Wasser. In einigen Fällen kann die Entspannung innerer Spannungen in Materialien Wärme freisetzen.

Die freigesetzte Wärme lässt sich durch Kalorimetrie messen. Typische Größen sind Q, die freigesetzte Wärmemenge; Q = m·c·ΔT für sensible Wärme und Q_latent = m·l für latente Wärme. Die Vorzeichen folgen der Konvention: Aus Sicht des Systems wird Wärmeabgabe oft als negativer Q-Wert angegeben, während die Umgebung eine Zunahme der Wärme erfährt.

Beispiele und Anwendungen: Beispiele sind die Verbrennung von Methan, die Rostung von Eisen, Kondensation von Wasserdampf und das Gefrieren von Wasser, die jeweils Wärme freisetzen. In der Praxis spielt Wärmefreisetzung eine Rolle in der Energieerzeugung, im Brandschutz, im Thermomanagement von Geräten sowie beim Aushärten von Materialien wie Zement oder Harzen.