Wärme

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Wärme kann sowohl mikroskopisch durch die Kinetische Theorie, als auch makroskopisch durch die Thermodynamik beschrieben werden.

Wärme in der Thermodynamik ist über eine Systemgrenze hinweg transportierte thermische Energie. Wärme tritt als Vorgangs- oder Prozess-Größe nur bei dem Vorliegen eines Temperaturgradienten auf. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird der Begriff Wärme aber häufig mit der thermischen Energie selbst verwechselt.

Wärme ist wie Arbeit an Transportvorgänge gebunden und daher eine Vorgangs- oder Prozessgröße, im Gegensatz zu einer Zustandsgröße. Dabei wird thermische Energie aufgrund des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik immer vom System mit der höheren Temperatur in Richtung des Systems mit der geringeren Temperatur übertragen. Dies gilt solange, wie eine Temperaturdifferenz zwischen zwei thermisch gekoppelten Systemen besteht und sich diese noch nicht im thermischen Gleichgewicht befinden.

Die übertragene Wärme Q ist meist mit einer Temperaturänderung <math>\mathrm{d}T</math> verbunden:

<math>Q= C_V \; \mathrm{d}T \!</math>

Hierbei ist C_V die Wärmekapazität bei konstantem Volumen V. Es existieren jedoch auch Systeme, bei denen eine Wärmezufuhr zur Phasenumwandlung und nicht zur Temperaturerhöhung führt, zum Beispiel beim Verdampfen von Flüssigkeiten.

Als thermodynamische Größe ist die Wärme eindeutig über den ersten Hauptsatz definiert. Die Einzelheiten der physikalischen Vorgänge, die zum Transport von thermischer Energie führen, sind damit allerdings nicht genau festgelegt.

In der Theorie der Wärmeübertragung wird der Wärmestrom nach Jean Baptiste Joseph Fourier mit Hilfe eines Temperaturgradienten definiert.

Bei der Wärmeabgabe bzw -aufnahme hat die Masse des Körpers einen direkt proportionalen Einfluss, so dass die Wärme mit Q = c*m*dT berechnet werden muss.