AutorNachrichtPatrick Anmeldungsdatum: 05.07.2006 Show  -> Ich denke, dass Metalle so schnell warm werden, weil sie eine geringe W�rmekapazit�t haben. Die geringe W�rmekapazit�t liegt an den wenigen Freiheitsgraden der Atome (???) Oder was ist eure Meinung? Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Eisen und Stahl: ca. 0,5 J/(g*K) Holz: Kiefer: 1,4 J/(g*K) ; Eiche: 2,4 J/(g*K) (vergleiche zum Beispiel Seite 8 in http://element.fkp.physik.tu-darmstadt.de/physik4bi/material/bivor08.pdf ) Das kann aber f�r deine Beobachtung, dass sich Metall schneller zu erw�rmen und langsamer abzuk�hlen scheint als Holz, nicht als Erkl�rung ausreichen, denn eine kleinere W�rmekapazit�t w�rde ja auch wieder ein schnelleres Abk�hlen bedeuten. ---------------------------------------------- Ich glaube daher, dass du mit deiner Beobachtung etwas anderes gemeint hast: Warmes Metall f�hlt sich deutlich w�rmer an als warmes Holz derselben Temperatur. Das liegt daran, dass die W�rmeleitf�higkeit von Metall viel gr��er ist als die von Holz, und dass das warme Metall der f�hlenden Hand deshalb viel schneller W�rmeenergie zuf�hrt als das warme Holz. (Derselbe Effekt l�sst sich analog f�r kaltes Metall und kaltes Holz beobachten: Kaltes Metall f�hlt sich viel k�lter an als kaltes Holz derselben Temperatur, weil das kalte Metall der f�hlenden Hand viel schneller W�rmeenergie entzieht als das Holz.) NublerAnmeldungsdatum: 04.06.2008 Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Diese Aussage betrifft die elektrische Leitf�higkeit. Ob und wie man damit "Erw�rmungsgeschwindigkeiten" erkl�ren kann, hast du damit noch nicht klar gemacht. Magst du mal all die Zwischenschritte, die du bei deiner �berlegung weggelassen hast, mit dazuschreiben und konkret sagen, wie und f�r welchen experimentellen Fall du damit auf eine h�here "Erw�rmungsgeschwindigkeit" f�r Metalle kommst? PatrickAnmeldungsdatum: 05.07.2006 Jetzt ein praktisches Problem: Stahl wird mit einen Winkelschleifer (eine rotierende Schleifscheibe (Durchmesser: 15cm), die sich mit etwa 3000 U/min dreht) und einer konstanten Anpresskraft Schleifscheibe - Werkst�ck F = 0,4*g (g ist die Erdbeschleunigung) 90 Sekunden lang geschliffen. Die W�rmeenergie berechnet sich aus dem Energieerhaltungssatz (a ist eine Konstante, psi die abgetragene Materialmenge (klein im Gegensatz zur Temperatur�nderung)) und einer St�rungsenergieannahme: Der Term mit der 4.Potenz ist vernachl�ssigbar klein und kann rausfallen. m (Masse des Werkst�ckes) ist etwa 100g. Somit kann man die Temperatur�nderung berechnen! �brigens: Wenn man durch die Schleifzeit teilt, ist der Quotient Temperatur�nderung/ Schleifzeit konstant. Aber wie errechne ich die Abk�hlungsrate an der Luft??? Kann man auch mit stochastischen Verteilungen umgehen? Was ist der mikroskopische Hintergrund von der Abk�hlung an der Luft oder an der Erw�rmung durch Reibung wie z.B. das Schleifen?Nubler Anmeldungsdatum: 04.06.2008 - die "normale" durch gitterschwingung - energietransport durch st��e der delokalisierten elektronen der transport durch st��e ist effektiver => dominante prozess elektronen sin auch f�r die elektr. leitf�higkeit zust�ndig => beide sin im wiedemann-franz-gesetz verkn�pft => gute elektr. leiter sin gute w�rmeleiterdermarkus Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 - die "normale" durch gitterschwingung - energietransport durch st��e der delokalisierten elektronen der transport durch st��e ist effektiver => dominante prozess elektronen sin[d] auch f�r die elektr. leitf�higkeit zust�ndig => beide sin[d] im wiedemann-franz-gesetz verkn�pft => gute elektr. leiter sin[d] gute w�rmeleiter Ah, okay, dann bist du bei deiner �berlegung davon ausgegangen, dass gute W�rmeleitf�higkeit eine schnelle Erw�rmung bedeutet. Das mag sicher der Fall sein f�r K�rper, deren Volumen gro� ist im Vergleich zu der Oberfl�che, die erw�rmt wird, wenn man am Ende eine verh�ltnism��ig gleichm��ige Erw�rmung des gesamten K�rpers erreichen will. F�r K�rper mit verh�ltnism��ig kleinem Volumen und verh�ltnism��ig gro�er erw�rmter Oberfl�che scheint mir hingegen die W�rmekapazit�t relevanter als die W�rmeleitung werden zu k�nnen, was den Einfluss auf die Temperatur�nderung pro Zeit angeht. dermarkusAdministrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 und einer St�rungsenergieannahme: Der Term mit der 4.Potenz ist vernachl�ssigbar klein und kann rausfallen. [...] Abk�hlungsrate an der Luft Ich finde, den Materialabtrag und die Abk�hlung an der Luft sollte man erst einmal noch vernachl�ssigen, weil es bisher meiner Einsch�tzung nach in dieser Rechnung bisher noch gr��ere Effekte gibt, um die man sich zuerst k�mmern sollte: Zitat:m (Masse des Werkst�ckes) ist etwa 100g. Dass das m in deiner Formel gleich der Masse des Werkst�ckes sein soll, geht von zwei n�herungsweisen Annahmen aus: * Du hast angenommen, das gesamte Werkst�ck erw�rme sich gleichm��ig auf dieselbe Temperatur. Ich w�rde eher vermuten, dass die W�rmeleitung nicht ganz so schnell erfolgt, und dass die direkt geschliffene Stelle viel hei�er wird als der Durchschnitt, und dass zum Beispiel die R�ckseite des Werkst�ckes k�hler bleibt als der Durchschnitt. Wenn man sich f�r die Temperatur interessiert, die der direkt geschliffene Teil des Werkst�ckes erreicht, dann sollte man f�r die Sch�tzrechnung einen deutlich kleineren Wert f�r die erw�rmte Masse annehmen, um haupts�chlich den stark erw�rmten Bereich zu betrachten. * Du hast angenommen, das Schleifrad selbst erw�rme sich nicht, oder nehme selbst keine W�rmeenergie auf. Hingegen w�rde ich vermuten, dass man die Masse des Schleifrades mit zur Masse des erw�rmten Stahles hinzurechnen sollte. Dadurch erh�ht sich der Wert f�r m f�r die Sch�tzrechnung also ein bisschen. ------------------------ Das ganze geht nat�rlich noch davon aus, dass die Schleifscheibe bei der Sache nicht so hei� wird, dass sie kaputtgeht. Im Zweifelsfall wird man da in der Praxis wohl aktiv (zum Beispiel mit Schmiermittel oder mit Wasser?) k�hlen. PatrickAnmeldungsdatum: 05.07.2006 Zur Antwort von "Nubler": Die W�rmeleitf�higkeit eines Stoffes h�ngt mikroskopisch betrachtet von den Schwingungen im Festk�rper und von den Elektronenst��en ab. Kann ich zur Temperaturerh�hungsberechnung den Energiesatz benutzen oder gibt es da andere Gleichungen? Wie kann ich Schwingungen und Elektronenst��e im Festk�rper mathematisch erfassen?dermarkus Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Kann ich zur Temperaturerh�hungsberechnung den Energiesatz benutzen oder gibt es da andere Gleichungen? Das kann man nicht so allgemein sagen, denn das kommt darauf an, was du berechnen m�chtest. Wenn ein K�rper zum Beispiel durch Zufuhr einer bestimmten W�rmemenge Willst du aber zeit- und ortsabh�ngig wissen, wann ein K�rper wo welche Temperatur hat, wenn man ihn an bestimmten Punkten oder Stellen so und so stark erw�rmt, dann m�sste man in so einer Rechnung viel mehr ber�cksichtigen. F�r komplizierte Randbedingungen w�rde ich so etwas dann nicht mehr versuchen wollen, von Hand zu l�sen, sondern das m�sste man dann wohl irgendwie numerisch machen. Warum wird Metall schnell heiß?Antwort. Die gute Wärmeleitfähigkeit der Metalle ist auf die großen Kräfte zwischen den Teilchen aufgrund der hohen Ordnungsstruktur des Metallgitters (und auf den Beitrag ihrer freien Elektronen zur Wärmeleitung) zurückzuführen.
Was fühlt sich wärmer an Holz oder Metall?Der Wärmestrom ist entsprechend größer und deshalb fühlt sich das Metall deutlich wärmer an als das Holz. Umgekehrt führt die gute Wärmeleitfähigkeit von Metallen aber auch dazu, dass bei kalten Temperaturen mehr Wärme von unserer Haut weggeleitet werden kann als dies bei Holz der Fall ist.
Was kühlt schneller ab Holz oder Metall?Verglichen mit Holz kühlt Metall die Haut aufgrund der höheren Wärmeleitfähigkeit beispielsweise viel schneller ab.
Welches Material erwärmt sich am schnellsten?Gute Wärmeleiter sind alle Metalle, vor allem Silber, Kupfer, Gold und Aluminium. Schlechte Wärmeleiter sind fast alle Kunststoffe, Holz, Wasser, Glas und vor allem Luft. Deshalb nutzt man als Dämmstoffe Materialien, in denen viel Luft eingeschlossen ist (z. B.
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Warum wird Metall schneller warm als Holz?
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