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Freizeitschrauber(in)
Ich hatte einfach mal lust einen kleinen Exkurs zum Thema Wärmeenergie zu schreiben.
Warum weiß ich selber nicht.
Grundlage für Wasserkühlungen und Kälteanlagen ist ein machwerk aus Physikalischen Formeln die ausdrücken warum was funktioniert.
Wärmemenge:
Die Wärmemenge wird mit dem Formelzeichen Q angegeben sie beschreibt die Menge an Energie die benötigt oder frei wird einheiten sind J, kJ oder in manchen fällen auch Watt.
Wärmekapazität:
Die Wärmekapazität beschreibt die Menge an Energie die benötigt wird um einen Stoff um 1° zu erwärmen
z.b. Wasser 4,18 kJ/kg das bedeutet um ein Kilo Wasser (1l) von 20° auf 21° zu erwärmen benötige ich 4,18 kJ Energie
bei einem J = 1W/s würde es bedeuten wir brauchen eine sekunde lang 4180 Watt.
Eine Tafel Schokolade (100g) besitzt eine Energie von 2207 kJ rechent doch mal aus wie viele Tafeln ihr braucht um euch zum kochen zu bringen, ein Mensch besitzt 60% Wasser ^^.
Wenn eine CPU ca 100W Abwärme produziert und maximal 70°C warm werden darf
kann das Wasser von 25°C aus 45° Wärme aufnehmen. Durch umstellen der Formel
Q=0,100 kJ m= 0,1 kJ/ 45°C ergibt sich 0,0023 kg Wasser wird benötigt um die Wärme auf zu nemen, das würde bedeuten das man mindestens 2,3 mL Wasser pro Sekunde benötigt. In der Praxis sollte dies natürlich nicht gemacht werden weil eine Wasserkühlung keinen idealen Wärme austausch ermöglicht und sich die Raumtemperatur ändern kann. Wenn man gerne wissen möchte wieviel Wasser nötig ist um die CPU z.b. auf 35° zu halten rechnet einfach 0,1kJ /10°C = 0,01 kg
also 10 ml pro Sekunde.
Eine weitere Anwendung ist das verdampfen und kondensieren von Flüsigkeiten um Wärme zu Transportieren.
Hierbei wird flüssiges Gas verdampft. Flüssigkeiten benötigen Energie um zu verdampfen, unter Normbedingungen verdampft Propangas ab -42°C.
Das bedeutet das Flüssiges Propan solange verdampft bis die Flüssigkeit -42°C erreicht, die dabei benötigte Wärme menge beziht es erst aus der eigenen Start temperatur und später aus der Umgebung. Wird dem flüssigen Propan Wärme zugeführt steigt die Temperatur erst wieder wenn es vollständig verdampft ist.
die Berechnung geht Q = r*m m Steht für die Masse an flüssigem Propan und r ist die Verdampfungs wärme in unserem fall gehen wir von einem Kilo aus
und r=0,105 kJ/kg. Q= 1*0,105 macht 0,105 kJ Energie.
Wenn das gasförmige Propan wieder flüssig wird, wird die vorher aufgenommene Energie wieder frei.
Geschieht dies in einem Kreislauf z.b. einem Kühlschrank kann man von einem Wärmetransport sprechen.
Wichtig
In der Theorie sind diese Werte zwar richtig aber in der Praxis tauchen einige Probleme auf. Die Abgabe / Aufnahme von Wärme ändert sich mit der Differenz des Körpers (z.b. ein Radiator oder ein Kondensator) und der Umgebungstemparatur.
Je größer diese Differenz ist umso besser lässt sich Wärmeenergie übertragen
Warum weiß ich selber nicht.
Grundlage für Wasserkühlungen und Kälteanlagen ist ein machwerk aus Physikalischen Formeln die ausdrücken warum was funktioniert.
Wärmemenge:
Die Wärmemenge wird mit dem Formelzeichen Q angegeben sie beschreibt die Menge an Energie die benötigt oder frei wird einheiten sind J, kJ oder in manchen fällen auch Watt.
Wärmekapazität:
Die Wärmekapazität beschreibt die Menge an Energie die benötigt wird um einen Stoff um 1° zu erwärmen
z.b. Wasser 4,18 kJ/kg das bedeutet um ein Kilo Wasser (1l) von 20° auf 21° zu erwärmen benötige ich 4,18 kJ Energie
bei einem J = 1W/s würde es bedeuten wir brauchen eine sekunde lang 4180 Watt.
Eine Tafel Schokolade (100g) besitzt eine Energie von 2207 kJ rechent doch mal aus wie viele Tafeln ihr braucht um euch zum kochen zu bringen, ein Mensch besitzt 60% Wasser ^^.
Wenn eine CPU ca 100W Abwärme produziert und maximal 70°C warm werden darf
kann das Wasser von 25°C aus 45° Wärme aufnehmen. Durch umstellen der Formel
Q=0,100 kJ m= 0,1 kJ/ 45°C ergibt sich 0,0023 kg Wasser wird benötigt um die Wärme auf zu nemen, das würde bedeuten das man mindestens 2,3 mL Wasser pro Sekunde benötigt. In der Praxis sollte dies natürlich nicht gemacht werden weil eine Wasserkühlung keinen idealen Wärme austausch ermöglicht und sich die Raumtemperatur ändern kann. Wenn man gerne wissen möchte wieviel Wasser nötig ist um die CPU z.b. auf 35° zu halten rechnet einfach 0,1kJ /10°C = 0,01 kg
also 10 ml pro Sekunde.
Eine weitere Anwendung ist das verdampfen und kondensieren von Flüsigkeiten um Wärme zu Transportieren.
Hierbei wird flüssiges Gas verdampft. Flüssigkeiten benötigen Energie um zu verdampfen, unter Normbedingungen verdampft Propangas ab -42°C.
Das bedeutet das Flüssiges Propan solange verdampft bis die Flüssigkeit -42°C erreicht, die dabei benötigte Wärme menge beziht es erst aus der eigenen Start temperatur und später aus der Umgebung. Wird dem flüssigen Propan Wärme zugeführt steigt die Temperatur erst wieder wenn es vollständig verdampft ist.
die Berechnung geht Q = r*m m Steht für die Masse an flüssigem Propan und r ist die Verdampfungs wärme in unserem fall gehen wir von einem Kilo aus
und r=0,105 kJ/kg. Q= 1*0,105 macht 0,105 kJ Energie.
Wenn das gasförmige Propan wieder flüssig wird, wird die vorher aufgenommene Energie wieder frei.
Geschieht dies in einem Kreislauf z.b. einem Kühlschrank kann man von einem Wärmetransport sprechen.
Wichtig
In der Theorie sind diese Werte zwar richtig aber in der Praxis tauchen einige Probleme auf. Die Abgabe / Aufnahme von Wärme ändert sich mit der Differenz des Körpers (z.b. ein Radiator oder ein Kondensator) und der Umgebungstemparatur.
Je größer diese Differenz ist umso besser lässt sich Wärmeenergie übertragen
