nichtisothermer

Nichtisotherm bezeichnet in der Thermodynamik und Verfahrenstechnik Prozesse, bei denen die Temperatur nicht konstant bleibt. Im Gegensatz dazu stehen isotherme Prozesse, bei denen die Temperatur durch Wärmezufuhr oder -abfuhr konstant gehalten wird.

Merkmale und Auswirkungen: In einem nichtisothermen System bildet sich ein Temperaturfeld T(x,t) aus, das durch Wärmeleitung, Wärmestrahlung und äußere Wärmequellen oder -senken beeinflusst wird. Reaktionskinetiken und Phasenverläufe hängen stark von der Temperatur ab, häufig nach dem Arrhenius-Gesetz. Dadurch können kleine Temperaturänderungen große Auswirkungen auf Reaktionsraten, Kristallisationsprozesse oder Materialeigenschaften haben. Nichtisotherme Bedingungen erfordern daher oft eine entsprechende Wärmeabfuhr oder -zufuhr, beispielsweise in Reaktoren, Trocknungsprozessen oder bei der Steuerung von Kristallisationsverläufen.

Anwendungen: Nichtisothermie findet sich in vielen Bereichen der Chemie, Polymerwissenschaft, Metallurgie und Kalorimetrie. In der dynamischen Kalorimetrie (DSC) werden nichtisotherme Messungen durchgeführt, bei denen die Temperatur schrittweise oder kontinuierlich geändert wird, um Reaktionen oder Phasenübergänge zu beobachten. In der Verarbeitung von Polymerschmelzen oder in der metallischen Wärmebehandlung beeinflusst die Temperaturvariation maßgeblich Eigenschaften wie Morphologie, Härte oder Festigkeit.

Messung und Modellierung: Zur Beschreibung werden oft Energiebilanzen herangezogen, zum Beispiel rho c_p dT/dt = ∇·(k ∇T) + q_dot, wobei q_dot die Wärmequelle der Reaktion oder die externe Wärmezufuhr darstellt. Modelle koppeln Wärmeleitung mit Reaktionskinetik oder Phasenwechsel und dienen der Optimierung von Wärmemanagement und Prozessführung.

Siehe auch: Isotherm, Wärmeübertragung, Reaktionskinetik, Kalorimetrie.