Was ist die Biot-Zahl bei der Wärmeübertragung?

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Was ist die Biot-Zahl bei der Wärmeübertragung?

Antwort

Verwandte Fragen

Gibt es Vorgänge, die mit negativer Zeit ablaufen?

Wie heißt die Konstante 287,14 J/(kg·K)?

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Die Biot-Zahl (Bi) ist eine dimensionslose Kennzahl, die in der Wärmeübertragung verwendet wird, um das Verhältnis des Wärmeübergangswiderstands an der Oberfläche eines Körpers zum Wärmeleitwiderstand innerhalb des Körpers zu beschreiben. Sie wird wie folgt definiert: \[ \text{Bi} = \frac{h \cdot L_c}{k} \] Dabei steht: - \( h \) für den Wärmeübergangskoeffizienten (in W/(m²·K)), - \( L_c \) für die charakteristische Länge des Körpers (in m), - \( k \) für die Wärmeleitfähigkeit des Materials (in W/(m·K)). Die Biot-Zahl gibt an, wie gut die Wärme innerhalb eines Körpers im Vergleich zur Wärmeübertragung an seiner Oberfläche verteilt wird. Eine niedrige Biot-Zahl (Bi < 0,1) bedeutet, dass der Wärmeleitwiderstand innerhalb des Körpers vernachlässigbar ist und die Temperatur im Inneren des Körpers nahezu gleichmäßig ist. Eine hohe Biot-Zahl (Bi > 1) deutet darauf hin, dass der Wärmeleitwiderstand innerhalb des Körpers signifikant ist und es zu Temperaturgradienten im Inneren des Körpers kommt.

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In der Physik bezeichnet „negative Zeit“ in der Regel eine Umkehrung der Zeitrichtung, also Prozesse, die rückwärts in der Zeit ablaufen. Im Alltag und in der klassischen Physik... [mehr]

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In der Physik bezeichnet „negative Zeit“ in der Regel eine Umkehrung der Zeitrichtung, also Prozesse, die rückwärts in der Zeit ablaufen. Im Alltag und in der klassischen Physik beobachten wir solche Vorgänge nicht: Die Zeit scheint immer nur in eine Richtung zu verlaufen – von der Vergangenheit in die Zukunft. Das nennt man auch den „Zeitpfeil“. Allerdings gibt es in bestimmten physikalischen Theorien und Experimenten interessante Aspekte dazu: 1. **Zeitumkehrsymmetrie (T-Symmetrie):** Viele physikalische Grundgesetze (z. B. die Bewegungsgleichungen der klassischen Mechanik oder der Quantenmechanik) sind zeitumkehrsymmetrisch. Das heißt, sie würden auch dann gelten, wenn die Zeit rückwärts liefe. In der Realität beobachten wir aber makroskopisch keine Prozesse, die exakt rückwärts ablaufen (z. B. dass ein zerbrochenes Glas von selbst wieder ganz wird). 2. **Entropie und der zweite Hauptsatz der Thermodynamik:** Der zweite Hauptsatz besagt, dass die Entropie (Unordnung) in einem abgeschlossenen System niemals abnimmt. Das ist der Grund, warum wir keine Prozesse mit „negativer Zeit“ sehen: Sie wären extrem unwahrscheinlich, weil sie eine Abnahme der Entropie bedeuten würden. 3. **Quantenmechanik:** In der Quantenmechanik gibt es mathematische Lösungen, die einer negativen Zeitrichtung entsprechen. In der Praxis werden diese aber meist als „virtuelle Prozesse“ oder als mathematische Hilfsmittel interpretiert. 4. **Antiteilchen und Feynman-Diagramme:** In der Teilchenphysik kann man Antiteilchen als Teilchen interpretieren, die sich rückwärts in der Zeit bewegen. Das ist aber eine mathematische Interpretation und bedeutet nicht, dass wir tatsächlich Vorgänge mit negativer Zeit beobachten. **Fazit:** Im Alltag und in der beobachtbaren Natur gibt es keine Vorgänge, die mit negativer Zeit ablaufen. In der theoretischen Physik gibt es jedoch Modelle und Interpretationen, in denen eine Umkehrung der Zeitrichtung eine Rolle spielt – diese sind aber meist nicht direkt beobachtbar. Weitere Informationen findest du z. B. bei [Spektrum.de: Zeitumkehr](https://www.spektrum.de/lexikon/physik/zeitumkehr/14860).

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Die Konstante 287,14 J/(kg·K) wird als **spezifische Gaskonstante für trockene Luft** bezeichnet. Sie wird oft mit dem Symbol \( R_{\text{Luft}} \) oder \( R_d \) (für "dry air&q... [mehr]

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Die Konstante 287,14 J/(kg·K) wird als **spezifische Gaskonstante für trockene Luft** bezeichnet. Sie wird oft mit dem Symbol \( R_{\text{Luft}} \) oder \( R_d \) (für "dry air") abgekürzt. Sie ist ein Spezialfall der allgemeinen Gaskonstante \( R = 8{,}314\,\text{J}/(\text{mol}\cdot\text{K}) \), bezogen auf die molare Masse trockener Luft. Weitere Informationen findest du z.B. bei [Wikipedia: Gaskonstante](https://de.wikipedia.org/wiki/Gaskonstante).