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Lexikon der Geowissenschaften: Wärmeleitfähigkeit

Wärmeleitfähigkeit, spezifisches Wärmeleitvermögen, Wärmeleitzahl, thermal conductivity, charakterisiert die Eigenschaft eines Mediums, bei Vorhandensein eines Temperaturgradienten einen molekularen Wärmefluß hervorzurufen. Die Wärmeleitfähigkeit λij [W/(mK)] ist über die Wärmestromdichte qi (Wärmestrom pro Flächeneinheit) und dem Temperaturgradienten gradT definiert. Wärmefluß und Temperaturgradient sind in anisotropen Körpern meist nicht parallel. Quantitativ läßt sich die Wärmeleitfähigkeit eines Mediums durch das Verhältnis des Wärmeflusses zum Temperaturgradienten, einen Tensor 2. Stufe ausdrücken:

qi=-λij gradTi.

Das negative Vorzeichen gibt an, daß der Wärmetransport in Richtung fallender Temperatur erfolgt. Wärme kann über verschiedene Mechanismen transportiert werden. Neben den Temperatur- und Druckbedingungen hängt der dominierende Wärmetransportmechanismus von der mineralogischen Zusammensetzung, der Textur (Orientierung der Minerale und Risse), dem Gefüge und Mikrogefüge (räumliche Anordnung, Kristallitgröße, Risse etc.) des Körpers ab. Beim Wärmetransport wird Energie transportiert. Die Energie kann über verschiedene, sich durch den Körper bewegende Teilchen transportiert werden (u.a. Phononen, Photonen, Elektronen). Mit der Geschwindigkeit v, der Wärmekapazität C (bezogen auf das Volumen) und der mittleren freien Weglänge l ergibt sich:



Wärmeleitung. [FRS]

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