Wärmestromdichte


Wärmestromdichte
Physikalische Größe
Name Wärmestromdichte
Formelzeichen der Größe q , ϕq
Abgeleitet von \dot{Q}/{A} Wärmestrom je Fläche
Größen- und
Einheiten-
system
Einheit Dimension
SI \mathrm{\frac{W}{m^2} = \frac {J}{{m^2}\, s} =\frac{kg}{s^3}} M·T-3

Die Wärmestromdichte ist eine physikalische Größe zur quantitativen Beschreibung von Wärmeübertragungsvorgängen.

(Flächenbezogene) Wärmestromdichte

Die Wärmestromdichte ist definiert als die zeitliche Änderung der thermischen Energie Q über die Grenzen eines homogenen Systems hinweg, bezogen auf einen bestimmten Querschnitt. Man kann daher auch analog vom Wärmestrom \dot Q pro Fläche A sprechen:


{q} = \frac{Q}{A \Delta t} = \frac{\dot Q}{A}

Sie beschreibt also die übertragene Wärmemenge je Übertragungsfläche und Zeiteinheit, bzw. die thermische Leistung je Flächeneinheit.

Die SI-Einheit der Wärmestromdichte ist das Watt/Meter2 (Watt/Quadratmeter).

Häufig wird die Wärmestromdichte auch als Vektor benutzt. Die Richtung des Vektors gibt die Richtung des Wärmestromes an. Damit lassen sich auch Fälle erfassen, in denen der Wärmestrom nicht notwendig senkrecht durch eine Fläche geht.

Volumetrische Wärmestromdichte

Physikalische Größe
Name Volumetrische
Wärmestromdichte
Formelzeichen der Größe qV
Abgeleitet von \dot{Q}/{V} Wärmestrom je Volumen
Größen- und
Einheiten-
system
Einheit Dimension
SI \mathrm{\frac{W}{m^3} = \frac {J}{{m^3}\, s} =\frac{kg}{{m}\, s^3}} M·L-1·T-3

Zur Berechnung mancher Probleme wird die volumetrische Wärmestromdichte qV verwandt. Sie beschreibt den Wärmestrom \dot Q pro Volumen V:


{q}_{V} = \frac{Q}{V \Delta t} = \frac{\dot Q}{V} = \frac{{q} \cdot A} {V}  = \frac{{q} } {l}

Der Zusammenhang zwischen volumetrischer und flächenbezogener Wärmestromdichte erfolgt also über den Wärmeleitweg {q} = l  \cdot {q}_{V}.

Die SI-Einheit der volumetrischen Wärmestromdichte ist Watt/Meter3 (Watt/Kubikmeter).

Siehe auch


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