Ich bin kein Physiker, aber vielleicht bekomme ich es so verständlicher ausgedrückt, als wenn ich einer wäre.
Das Problem ist, dass Luft die Wärme nur recht schlecht audnehmen kann. Bläst man wie bekloppt auf die CPU, wird die Luft kaum Wärme aufnehmen können, die CPU wird an ihrer Oberfläche trotzdem irre heiß und drosselt am Ende. Selbst wenn du da mit nem Kompressor mit 4 Bar auf die ganze Fläche Druckluft drauf hämmerst, kommst du nicht weiter.
Deshalb leitet man die Wärme erstmal irgendwohin weiter, wo man sie besser an die Luft abgegeben kann. Metall leitet die Wärme ziemlich gut und so baut man dann einfache Kühler mit Kühlrippen. Locker die zehnfache Oberfläche, wodurch man dann einen Wärmeübergang hat, mit dem man mehr als 10W weg bekommt. Da braucht es dann noch nicht mal unbedingt eine Turbine, um genug Luft durchzubekommen. Die Luft hat schlicht so viel Kontakt mit der Oberfläche, dass sie effizient die Wärme aufnehmen kann. Sicher bilden diese Metallklötze Widerstände und es stimmt, mit größerem Abstand wird das ineffizienter. Deshalb sind moderne Kühler auch keine einfachen Metallklötze mehr.
Da gibt es zwei Wege und beide arbeiten so, dass sie die Wärme einen Großteil des Weges von der CPU zur Oberfläche nicht durch das Metall transportieren, sondern einen Wärmeträger verwenden, der die Wärme sehr nah an der CPU aufnimmt und dann im Bereich der Kühlfinnen abgibt. Einmal hätte man da die Heatpipe, die über Verdampfung, Kondensation und Kapillareffekte ihr wärmetragendes Medium transportiert. Dadurch ist sie zwar sehr einfach und völlig wartungsfrei umzusetzen, aber gleichzeitig auch in ihrer Leistung begrenzt und das merkt man bei stromhungriger Hardware. Den anderen Weg gehen Wasserkühlungen. Die Wärme wird im Bereich des Kühlers vom Wasser aufgenommen und im Radiator wieder an Metall abgegeben. Die Pumpe sorgt dafür, dass die Entfernung sehr viel größer sein können, sogar mehrere Meter, wenn man das will. Das ermöglicht riesige Radiatorflächen.
Beide Wege haben aber die entscheidende Eigenschaft, dass Wärme aud Heatpipes oder Wasserkanälen an recht kurze Kühlfinnen/-lamellen abgegeben wird. So gesehen wird eine große Fläche direkt mit Wärme aus der CPU versorgt und kann so über die gesamte Fläche Wärme abgeben. Zum Vergleich: Ein gängiger Luftkühler bietet irgendwas in Richtung 1m² an Oberfläche (nagelt mich nicht auf genaue Werte fast, irgendwo in dem Eck müsste er liegen) und das ist grob das tausendfache der paar cm², die so ein Heatspreder hat. Sicher haben die ganzen Wärmeübergänge auf dem Weg ihre Verluste, aber das wird durch die sehr viel bessere Wärmeabgabe an die Luft mehr als ausgeglichen. Das geht so weit, dass der limitierende Faktor bei der Kühlung heutzutage meistens nicht mehr die Wärmeabgabe an die Luft ist, sondern der Wärmetransport ans Kühlmedium, sprich der Weg vom Transistor zum Kühlerboden (siehe meine Signatur) und dann die allenfalls 2mm bis zum Kühlmedium, sei es die Flüssigkeit einer Heatpipe oder das Wasser einer Wakü. Wenn man da mal angekommen ist, läuft alles wie am Schnürchen, aber bis dahin ist das ein ziemlicher Ärger. Das lohnt sich thermisch aber alles, weil man so eben die Wärmeabgabe an die Luft maximieren kann und das ist zusammen mit dem Wärmetransport vom Kühlerboden zu den Kühlfinnen die entscheidende Größe.
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