Wärme, Temperatur, Empfindung und Wärmekomfort

Was verbindet Wärme und Temperatur, Masse und thermische Energie, das, was wir spüren, und den Wärmekomfort?

Diese Begriffe werden ständig durcheinandergebracht, es lohnt sich also, jeden zu bestimmen und zu sehen, wie sie zusammenhängen.

Wärme ist eine Form von Energie, die übergeht, zwischen zwei Körpern unterschiedlicher Temperatur, und sie wandert immer vom wärmeren zum kühleren Körper.

Wärme ist der Übergang von Energie von einem Gegenstand auf einen anderen. Sie ist die Energie der Bewegung der Teilchen in einem Gegenstand.

Temperatur ist das Maß dafür, wie heiß ein Körper ist. Sie misst, wie stark die Teilchen im Stoff bewegt sind. Je schneller diese Atome oder Moleküle sich bewegen, desto höher die Temperatur.

Die Masse ist die Menge an Atomen, die der Stoff enthält.

Je mehr Moleküle ein Gegenstand enthält, desto mehr thermische Energie hält er.

Je höher die Temperatur eines Gegenstands, desto mehr thermische Energie hält er.

Und in beiden Fällen auch umgekehrt.

Nehmen Sie ein Glas Wasser mit 70 °C und eine Badewanne voll Wasser mit 25 °C. Welche Wassermenge hält die meiste thermische Energie?

Die Temperatur ist im Glas weit höher, doch das Glas enthält weit weniger Moleküle. Die thermische Energie ist im Glas daher geringer als in der Wanne, obwohl die Wanne kühler ist.

Nehmen wir an, wir wollen ein Schwimmbecken erwärmen, mit einem Eimer Wasser von 35 °C, und ein zweites Becken mit einem Glas sehr heißen Wassers von 70 °C.

Ersetzen Sie die Wassermoleküle durch Geldscheine:

einen Eimer voller 50-Euro-Scheine und ein Glas voller 100-Euro-Scheine.

Der Gesamtbetrag im Eimer ist weit größer als der im Glas.

Im Glas ist die Güte des heißen Wassers, wie der Wert jedes Scheins, höher.

Im Eimer ist die Menge des warmen Wassers, wie die Zahl der Scheine, größer.

Es ist die Geschwindigkeit der Moleküle, die die Güte des Warmen bestimmt. Diese Güte hängt allein von ihrer Geschwindigkeit ab und hat mit ihrer Gesamtmasse nichts zu tun.

Obwohl die Wassermoleküle im Eimer sich langsamer bewegen, sind es weit mehr. Was ihnen an Geschwindigkeit fehlt, gleichen sie an Zahl aus. Die Menge des Warmen hängt sowohl von der Masse als auch von der Geschwindigkeit ab.

Der große Unterschied zwischen Temperatur und Wärme ist, dass die Temperatur allein von der Geschwindigkeit abhängt, während die Wärme von beidem abhängt, von Geschwindigkeit und Masse.

Güte des Warmen = Temperatur = Geschwindigkeit

Menge des Warmen = Wärme = Geschwindigkeit + Masse

Das Wasser im Glas hat eine sehr hohe Temperatur, hält aber sehr wenig Wärme. Das Wasser im Eimer hat eine weit niedrigere Temperatur, hält aber sehr viel mehr Wärme.

Zum Schluss: ein Eimer Wasser von 35 °C erwärmt ein Schwimmbecken wirksamer als ein Glas Wasser von 70 °C.Menge bei niedrigerer Temperatur schlägt Güte bei höherer.

Die thermische Energie hängt von der Masse eines Körpers ab und davon, wie stark die Teilchen darin bewegt sind.

Thermische Energie = Masse + Temperatur

Ein Körper von 25 °C mit einer vierzigmal größeren Austauschfläche als ein heißer Körper von 70 °C hält erheblich mehr thermische Energie.

Diese größere Masse, verbunden mit Temperaturen, die niedrig bleiben, nahe der der Haut, ist das, was wir Wärmekomfort nennen.

Was wir spüren, ist die Verbindung zwischen dem Begriff der Wärme und dem Begriff der Temperatur.

Hier ein kurzer Versuch, der es zeigt.

Nehmen Sie drei gleich große Gefäße, jedes mit einer anderen Temperatur.

Halten Sie die linke Hand in das mit 5 °C und die rechte in das mit 35 °C, dreißig Sekunden lang.

Nehmen Sie dann beide Hände heraus und halten Sie sie in das mittlere Gefäß, dessen Wasser 20 °C hat.

Was werden Sie spüren?

Ihre linke Hand meldet eine Empfindung von Wärme, während Ihre rechte eine Empfindung von Kälte meldet. Und doch hat das Gefäß für beide Hände 20 °C.

Was zeigt, dass das, was wir spüren, eine echte Empfindung ist, die thermisch gesehen dennoch falsch liegt, und dass Wärme und Temperatur zwei verschiedene Dinge sind.

Der Wärmekomfort ist ein enges Verhältnis zwischen der Masse eines Körpers und seiner Temperatur.

Eine Strahlungsdecke bietet die größtmögliche Fläche für den Wärmeaustausch bei der niedrigstmöglichen Temperatur.

Diese Übereinstimmung zwischen Fläche und Betriebstemperatur, zusammen mit dem Fehlen jedes Hindernisses für die Ausbreitung dieser Energie, macht die Strahlungsdecke zur wirksamsten Heizart unter den verfügbaren.

Sie nutzt dieselben Grundsätze, die die Wirkung des Sonnenlichts bestimmen, aus dem unsere Vorstellung von Komfort überhaupt erst stammt.