Formelsammlung: Wärmeenergie
1. Spezifische Wärmekapazität:
\[ Q = m \cdot c \cdot \Delta T \]
- \( Q \): Wärmeenergie (in Joule, J)
- \( m \): Masse (in Kilogramm, kg)
- \( c \): spezifische Wärmekapazität (in Joule pro Kilogramm und Kelvin, J/(kg·K))
- \( \Delta T \): Temperaturänderung (in Kelvin, K)
2. Wärmemenge bei Phasenübergängen:
\[ Q = m \cdot L \]
- \( Q \): Wärmeenergie (in Joule, J)
- \( m \): Masse (in Kilogramm, kg)
- \( L \): spezifische Latente Wärme (in Joule pro Kilogramm, J/kg)
3. Wärmeleitung:
\[ Q = \frac{k \cdot A \cdot \Delta T \cdot t}{d} \]
- \( Q \): Wärmeenergie (in Joule, J)
- \( k \): Wärmeleitfähigkeit (in Watt pro Meter und Kelvin, W/(m·K))
- \( A \): Fläche (in Quadratmetern, m²)
- \( \Delta T \): Temperaturdifferenz (in Kelvin, K)
- \( t \): Zeit (in Sekunden, s)
- \( d \): Dicke des Materials (in Metern, m)
4. Wärmestrahlung:
\[ P = \sigma \cdot A \cdot \varepsilon \cdot (T^4 - T_0^4) \]
- \( P \): Strahlungsleistung (in Watt, W)
- \( \sigma \): Stefan-Boltzmann-Konstante (\(5.67 \times 10^{-8} \, \text{W}/(\text{m}^2 \cdot \text{K}^4)\))
- \( A \): Fläche (in Quadratmetern, m²)
- \( \varepsilon \): Emissionsgrad (dimensionslos, zwischen 0 und 1)
- \( T \): Temperatur des Körpers (in Kelvin, K)
- \( T_0 \): Umgebungstemperatur (in Kelvin, K)
5. Wärmekraftmaschine (Carnot-Wirkungsgrad):
\[ \eta = 1 - \frac{T_k}{T_w} \]
- \( \eta \): Wirkungsgrad (dimensionslos)
- \( T_k \): Temperatur des kalten Reservoirs (in Kelvin, K)
- \( T_w \): Temperatur des warmen Reservoirs (in Kelvin, K)
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