Ist die Wärmeleitfähigkeit einer Flüssigkeit (zB Wasser bzw wäßrige Lösung) eine Funktion der Viskosität dieser Flüssigkeit?
Oder konkreter: erwärmt sich reines Wasser (in einem ruhenden Gefäß) schneller als zB eine konzentrierte Zuckerlösung (die dann u.a. eine höhere Viskosität hat)? Oder wird die Wärme völlig unabhängig von der Viskosität transportiert?
Vielen Dank für Antworten oder interessante Gedankengänge,
Till
Hallo,
Ist die Wärmeleitfähigkeit einer Flüssigkeit (zB Wasser bzw
wäßrige Lösung) eine Funktion der Viskosität dieser
Flüssigkeit?
Ich schätze, du vermischst bei der Betrachtung Wärmeleitung
und Konvektion, oder?
Bei niedrigviskosen Stoffen erfolgt der Wärmetransport ja
logisch vorzugweise durch die Konvektion, bei hochviskosen
Stoffen hauptsächlich durch Wärmeleitung.
Demnach ist natürlich der Wärmetransport stark von der
Viskosität anhängig, die Wärmeleitung aber eher wenig.
Gruß Uwi
Hi Till,
Ist die Wärmeleitfähigkeit einer Flüssigkeit (zB Wasser bzw
wäßrige Lösung) eine Funktion der Viskosität dieser
Flüssigkeit?
Was meinst Du mir Wärmeleitfähigkeit?
Wenn Du damit keine! Konvektion meinst, ist die Leitfähigkeit nur gering von der Viskosität abhängig.
Die Konvektion ist stark von der Viskosität abhängig.
Wärmestrahlung hat nur bei höheren Temperaturen und transparenten Medien einen merklichen Einfluß und ist dann von der Viskosität weitestgehend unabhängig.
Gandalf
Moin,
Ist die Wärmeleitfähigkeit einer Flüssigkeit (zB Wasser bzw
wäßrige Lösung) eine Funktion der Viskosität dieser
Flüssigkeit?Oder konkreter: erwärmt sich reines Wasser (in einem ruhenden
Gefäß) schneller als zB eine konzentrierte Zuckerlösung (die
dann u.a. eine höhere Viskosität hat)? Oder wird die Wärme
völlig unabhängig von der Viskosität transportiert?
Nur um sicher zu gehen: Du meinst nicht die Wärmekapazität?
Gruß,
Ingo
So wie es aussieht, ist in meinem konkreten Fall also die Rate der Erwärmung der Flüssigkeit im Gefäß nicht nur eine Frage der Wärmeleitfähigkeit, sondern auch der gleichzeitig stattfindenden Konvektion? (Allerdings denke ich, dass Wärmestrahlung und Wärmekapazität eher weniger eine Rolle spielen, oder?)
Gruss,
Till
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Hallo Till,
Aus einer englischen Facharbeit von vor 1968 habe ich die Gleichung zur Berechnung der Wärmeleitfähigkeit von Flüssigkeiten aus den Parametern:
Dichte in kg/dm³
molare Masse
Viskosität in Centipoise (= mPas)
spez. Wärme in kcal/kgK
Für die Dichte und die spez. Wärme gab es damals für die Engländer keine Einheit, weil beide Werte einfach auf Wasser bezogen waren. Genau genommen hatten die Engländer durchaus eine Einheit für die spez. Wärme, nämlich Btu/lb°F, die aber ist per Definition identisch mit kcal/kg°C.
Die Gleichung lautet:
k = 0,00266 + 1,56 * (cp - 0,45)^3 + 0,3 * (sg/M)^(1/3) + 0,0242 * (µ/sg)^(1/9)
darin sind
k die Wärmeleitfähigkeit in Btu/h ft °F
cp die spez. Wärmekapazität in kcal/kg°C
sg die Dichte in kg/dm³ (sg=spec. gravity)
M die molare Masse
µ die dynamische Viskosität in mPas
Die Gleichung gilt für reine Flüssigkeiten als auch für Mischungen, solange eine angemessene molare Masse angenommen werden kann.
Um das Ergebnis der Gleichung umzurechnen in kcal/mh°C muss k mit 1,4884 multipliziert werden. Für die Umrechnung in W/mK muss mit 1,731 multipliziert werden. Aber Vorsicht!!! Die spez. Wärme muss dann trotzdem in kcal/kg°C eingegeben werden!!!
Grundsätzlich würde ich Tabellenwerten Vorrang vor der Benutzung der Gleichung geben. Eigene frühere Berechnungen mit mir bekannten Flüssigkeiten haben da schon die eine oder andere Abweichung gezeigt.
Gruß
Pat
PS: eine Herleitung der Gleichung lag mir nie vor.
Vielen Dank,
bin ja wirklich beeindruckt!
Till
Aus einer englischen Facharbeit von vor 1968 habe ich die
Gleichung zur Berechnung der Wärmeleitfähigkeit von
Flüssigkeiten aus den Parametern:
Wenn die Wärmeleitfähigkeit was mit Viskosität zu tun hätte, dann würden feste Stoffe entweder die Wärme garnicht leiten oder supraleiten.
Hallo,
Wenn die Wärmeleitfähigkeit was mit Viskosität zu tun hätte,
dann würden feste Stoffe entweder die Wärme garnicht leiten
oder supraleiten.
Um was geht es es jetzt ?
Abgesehen davon, daß ich nicht behauptet habe, daß die Viskosität
einen relevanten Einfluß auf die Wärmeleitung hat,
ist deine Schlußfolgerung eher Unsinn.
Selbst unter der Annahme, daß die Wärmeleitung von der Viskosität
abhängig ist, sagt dies abslut nix über die Quantität dieser
Funktion aus.
Gruß Uwi
Hallo,
warum redest du so um den heißen Brei? Um was geht es?
Wenn du ein konkreten Aufbau hast, dann geben doch einfach
mal die Randbedingungen bekannt.
So wie es aussieht, ist in meinem konkreten Fall also die Rate
der Erwärmung der Flüssigkeit im Gefäß nicht nur eine Frage
der Wärmeleitfähigkeit, sondern auch der gleichzeitig
stattfindenden Konvektion?
Nein, die Erwärmung der Flüssigkeit wird in erster Linie durch
den Energieeintrag in das Gefäß bestimmt.
Nur die Wärmeverteilung im Gefäß ist von der Wärmeleitung und
Konvektion abhängig (und natürlich von der Gefäßkonstruktion).
Die Konvektion ist wiederum stark von der Temp. als auch von dem
Gefäß, dem Stoffsystem und weiteren Sachen abhängig (z.B. kann
man die Konvektion durch Umrühren noch erheblich verstärken).
(Allerdings denke ich, dass
Wärmestrahlung und Wärmekapazität eher weniger eine Rolle
spielen, oder?)
Die Wärmekapazität hat einen großen Einfluß auf die Einschwingzeit
bzw. die Änderunggeschw. der Temp. bei Energiezufuhr, allerdings
nur solange bis das Gleichgewicht zwischen Energieeinrag und
Verlusten eintritt. Dann bleibt die Temp. im Gefäß konstant.
Wärmestrahlung ist stark von der Temp. abhängig.
Die Verluste durch Strahlung nehmen mit der 4 Potenz zur Temp.
der Oberfläche zu. Verlust durch Konvektion nimmt annähernd
lin. zu. Wenn man an einen Siedepunkt kommt, wird ein erheblicher
Teil der Verluste durch Kondensationswärme abgeführt
Gruß Uwi
Ja, hast recht. Was ich geschrieben hab, würde nur gelten, wenn die Wärmeleitfähigkeit eine lineare Funktion der Viskosität wäre, das hast Du aber garnicht gefragt, ob das so ist. Entschuldigung. Also, mal als Beispiel: Wenn man in Wasser nur ganz wenig Tapetenkleister reinrührt, dann ändert sich die Viskosität extrem. Ändert sich auch die Wärmeleitfähigkeit extrem, oder nur fast garnicht bis ganz wenig?
Hallo,
Ja, hast recht. Was ich geschrieben hab, würde nur gelten,
wenn die Wärmeleitfähigkeit eine lineare Funktion der
Viskosität wäre, das hast Du aber garnicht gefragt, ob das so ist.
Ich habe eigentlich nicht gefragt, sondern eine Antwort gegeben.
Verwechselst du mich mit irgend jemanden ?
Entschuldigung. Also, mal als Beispiel: Wenn man in
Wasser nur ganz wenig Tapetenkleister reinrührt, dann ändert
sich die Viskosität extrem. Ändert sich auch die
Wärmeleitfähigkeit extrem, oder nur fast garnicht bis ganz wenig?
Die Wärmeleitung wird sich wahrscheinlich wenig geändern, aber die
Konvektion wird sich mit Sicherheit stark ändern (verringern).
Gruß Uwi