Wie verhält sich Wärme in der Luft?

> Wenn man jetzt die Heizung ausschaltet, wie wird sich die

> Temperaturverteilung entwickeln?

Oben und unten werden nach einer gewissen Zeit die gleichen Temperaturen herrschen. Oben wird es kühler, unten wärmer.

Warum wird das so sein? Die Luft besteht ja aus Teilchen, im wesentlichen Stickstoff-, Sauerstoff- und Wassermoleküle. Das, was wir als Temperatur wahrnehmen, ist in der Welt dieser Teilchen eine Bewegung.

Bei hohen Temperaturen bewegen sich die Teilchen schneller und heftiger als bei tiefen Temperaturen. Nun kann man sich schon vorstellen, was passiert.

Die schnellen Teilchen stoßen mit den langsamen zusammen (denke an Billardkugeln) und werden dadurch langsamer (Temperatur nimmt ab). die langsamen Teilchen werden nach dem Zusammenstoßen etwas schneller (Temperatur nimmt zu). Das geht so lange, bis alle Teilchen etwa gleich schnell sind. Dann hat sich die Temperatur völlig ausgeglichen.

> Gibt es ein bestimmtes Temperaturgefälle, in das es sich einpendelt

> wie zB 2° Unterschied auf 1m Höhe?

Ein klares Jein. In einem Raum ist das nicht zu erwarten, da der zu klein ist. In der Atmosphäre gibt es so eine Luftschichtung. Das Dingen heißt in der Fachsprache "trockenadiabatischer Temperaturgradient". Dieser ist eine Folge davon, dass der Luftdruck unten höher ist als oben.

Auf 100 m Höhenunterschied kommt so etwa 1 Grad Temperaturgefälle zusammen (genau 0,981 Grad). Auf einem 1000 m hohen Berg ist es also etwa 10 Grad kälter als im Tal. Ist dein gedachter Raum also hoch genug, dann kann es so eine Temperaturschichtung geben.

GB

Naja ... was quälst du dich mit den Raum rum?

Das kann man in wenigen Worten ausdrücken ... man würde die Eigenschften die du vom Raum verlangst "adiabatisch" nennen.

Thermoskannen sind z.B. adiabatische Gefäße. Sowas kann man theoretisch auch für ein Raum machen.

"Wenn man jetzt die Heizung ausschaltet, wie wird sich die Temperaturverteilung entwickeln?"

Laut der Thermodynamik wird sich ein Energetisches Gleichgewicht zwischen allen Teilchen einstellen, d.h. die Wärme wird gleichmäßig in Raum durch verschiedene Vorgänge, wie z.B. der Wärmediffusion, verteilen. Das wird solange gehen bis in jeden Reumvolumen die gleiche Energie vorherrscht.

"Gleicht es sich aus, so dass die tiefere Luft noch wärmer wird?"

Ja ...

"Oder verstärkt sich die Teilung weiter?"

Nö ... das wird sich solange verteilen bis ein Gleichgewicht vorhanden ist.

"Es wird ja wohl nicht am Boden -10 und an der Decke 50 Grad werden. Gibt es ein bestimmtes Temperaturgefälle, in das es sich einpendelt wie zB 2° Unterschied auf 1m Höhe?"

In ein adiabatischen Gefäß, wie du es am Anfang verlangt hast wird sich kein Temperaturgradient einstellen, dies kannst du nur mit Zufuhr oder Abfuhr von Wärme erreichen.

Sprich du bräuchtest am Boen eine Kühlung und an der Decke eine Heizung.

Und dann würde sich ein Temperturgradient einstellen, der bei Konstanten Bedinungen ebenfalls ein Gleichgewicht eingeht.

Jetzt verlang aber itte nicht vo mir die durchaus ziemlich umfangreichen Gleichungen der Thermodynamik hier hin zu schreiben ... ;)

Nebenbei: der Name "thermodynamik" ist sehr irritierend, tatsächlich betrachtet man in der gesamten Thermodynamik fast ausschließlich Gleichgewichtszustände ... eigentlich müsste es daher "thermostatik" heißen ... ;)

Die Temperatur im perfekt isolierten, strömungsfreien Raum wird sich auf ein einheitliches Niveau angleichen, es ist nur eine Frage der Zeit.

Es wird sich auf Dauer ausgleichen, wie bereits gesagt.

Eine zusätzliche Luftbewegung durch Ventilator würde den Vorgang beschleunigen, aber auch so findet er statt, die Luftmoleküle haben ja aufgrund ihrer Wärme eine Eigenbewegung.

Die unterschiedliche Gravitation im oberen bzw. unteren Bereich hab ich mal vernachlässigt.

Weil Luft permanent zirkuliert, lassen sich Temperaturschwankungen nicht konstant halten.

Immer, spielen Außen- und Innen-Temperaturen eine ausschlaggebende Rolle, so dass man keine nennenswerte Basis halten kann.

Beim ausschalten der Heizung, gibt es genauso wie beim Wetterwechsel - einen Temperatur-Sturz.

Warme Luft dehnt sich aus und wird spezifisch leichter. Dadurch steigt sie nach oben. Wenn keine weitere Wärmezufuhr mehr kommt gleicht sich im Raum die Temperatur aus durch die Wärmeleitung. Jedoch bleicht es oben immer etwas wärmer als unten.

In einem Raum geht die Wärme immer durch Boden, Decke und Wände verloren. Also wird es dort am kühlsten. Die in der Raumluft gespeicherte Wärme wird über die Wärmeleitung dorthin transportiert und kühlt damit die gesamte Raumluft ab.

Der Temperaturgradient, der Unterschied zwischen warmem und kaltem Teil des Raumes, hängt von der Differenz der Wandtemperatur und der Lufttemperatur ab.

Na ganz so schnell kühlt die Luft nicht ab bzw. erwärmt sie sich. Wenn kein Nachschub von unten kommt wird die Luft auch oben kühler, aber das dürfte sich maximal um ein Grad handeln.

Habe mir da allerdings noch nie Gedanken drüber gemacht.

Gruß

Franky