Welche Materialien lassen an wenigsten Wärme durch bzw. sind sehr schlechte Wärmeleiter?
Hi :)
Also, In Physik beschäftigen wir uns gerade mit dem Thema 'Wärme'.. heute meinte unser Lehrer dass wir so etwas wie einen Wettbewerb machen werden^^ Unzwar läuft das ganze so ab: Jeder baut sich ein kleinen 'Kasten' (50x50cm). In diesen Kasten wird ein eisblock hineingetan.. dann werden alle nebeneinander gestellt.. Und das Eis fängt an zu schmelzen. Tja, Und von wem der Eisblock als letztes weggeschmolzen ist, hat gewonnen :D
Und meine Hauptfrage ist jetzt halt, welches Material ich für mein Kästchen benutzen soll, um den Eisblock darin am besten kühl zu halten ;) Es gibt ja sehr viele gute und schlechte Wärmeleiter.. und ich muss mir halt ein seeehr schlechtes suchen ;D Falls es noch andere Ideen gibt, wie ich meinen Kasten schön kühl behalten kann, ruhig her damit :DD
Also, Danke schon mal im Vorraus für jede ernst gemeinte Antwort :)
PS: Und Bitte nennt mir Materialien die ich auch wirklich anschaffen kann ^^ Danke :D
9 Antworten
Du solltest noch zwei wichtige Dinge beachten: Je nach Isoliermaterial ist es wichtig, dass es nicht nass wird--> Evtl. als innerste Schicht eine Folie.
Außerdem musst du beachten, dass ja die Box am Anfang vermutlich Zimmertemperatur hat. Das heißt: Die Wärmeleitfähigkeit alleine ist nicht unbedingt aussagekräftig. Erst wenn ein sationärer Zustand erreicht ist, d.h. an jeder Stelle des Isoliermaterials sich die Temepraturen nicht mehr ändern, ist allein die Wärmeleitfähigkeit ausschlaggebend. Davor muss auch beachtet werden, dass das Isoliermaterial erstmal auf die kühlere Temperatur abgekühlt werden muss. Die dabei wichtige Größe ist die sogenannte Temperaturleitfähigkeit (siehe Wikipedia). Soll heißen: Wenn ein Material verwendet wird, das zwar eine sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit hat, aber viel Energie benötigt, um selber abgekühlt zu werden (d.h.: Hohe Wärmekapazität, hohe Dichte--> niedrige Temperaturleitfähigkeit) ist das nicht gut. Denn dann ist das Isoliermaterial direkt in der Umgebung des Eises für lange Zeit sehr hoch, sodass es hoher Wärmeübrgang herrscht. Gut ist also ein Material, das bei niedriger Wärmeleitfähigkeit eine hohe Temperaturleitfähigkeit besitzt. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn der Eisblock im Verhältnis zur Isolierung klein ist, weil dann nämlich bis zum Abschmelzen gar nicht der stationäre Zustand erreicht wird, in dem nur noch die Wärmeleitfähigkeit ausschalggebend ist (Also wenn nicht zu erwarten ist, dass die "kaltfront" bis nach außen "durchschlägt"). Soll heißen: Gerade bei kleinen Esimengen ist evenutell ein Stoff vorzuziehen, der zwar eine größere Wärmeleitfähigkeit, aber dafür auch eine größere Temepraturleitfähigkeit besitzt.
In diesem Sinne bietet sich in ersterLinie ein Stoff an: Luft. Der hat nämlich eine große Temperaturleitfähigkeit Das Problem dabei: Das Konzept der Wärmeleitähigkeit und der Temperaturleitfähigkeit geht natürlich davon aus, dass die Isolierung unbewgt bleibt. Bei Luft als Isolierung beginnt natürlich Konvektion, d.h. die Luft bewegt sich, was den Wärmeübergang verbessert. Daher denke ich (ohne es genau nachgerechnet zu haben), dass ein Kompromiss die besten ERgebnisse liefert: Direkt um den Eiswürfel eine Schicht Luft (z.B. Eiswürfel auf Zahnstochern o.ä. lagern), und erst weiter außen Isoliermaterial. Wenn nämlich das Luftvolumen sehr klein ist, ist die Konvektion nicht so stark. Als Isoliermaterial eigent sich dann insbesonder Mineralwolle, da ist die Wärmeleitfähigkeit zwar ähnlich wie bei Styropor, die Temperaturleitfähigkeit dagegen größer.
Sollte natürlich die Isolierung nicht auf Zimmertemperatur, sondern bspw. bereits abgekühlt auf Eiswürfeltemperatur sein, gilt natürlich das Umgekehrte: Dann ist eine möglichst niedrige Temperaturleitfähigkeit wichtig.
Wenn du es gebaut kriegst wären Wände mit Unterdruck oder Vaccuum drin, am besten (vgl. Thermoskanne). Ansonsten bist du mit Styropor und ähnlichem am besten bedient. Ich würde sagen du nimmst Styrodur. Das ist ähnlich wie Styropor, aber härter und kompakter und damit besser zu verbauen.
Nimm Styropor. Ich war mal Kurierfahrer und wir benutzen zum kühlen oder auch wärmen immer Styropor. Bekommst du in jedem Baumarkt. allerdings sind da immer 2,5 -6 m"/Paket. Kostet ca. 15.- €
Ich würde Plastik nehmen und dann in einigem Abstand zur zweiten Wand eine weitere. Also z.B. ein Plastikeimer, in dem ein weiterer Plastikeimer steht, der 1-2 cm Abstand zum ersten Eimer hat. Ist zwar ein bisschen kompliziert zu bauen, sollte aber eigentlich seinen Zweck erfüllen.
Durchlöcherter Stein dämmt auch gut.
Kunststoffe wie polystyrol(aka Styropor) dämmen aber galub' ich besser.
Luft leitet zwar gar nicht so schlecht, ist aber nicht sonderlich gut im Übertragen, daher leiten Sachen mit winzigen Löchern nur sehr wenig.
Etwas unglücklich formuliert. Luft ist ein ziemlich mieser Wärmeleiter. Die Wärme aus der Heizung überträgt sich lediglich durch Massentransport im Raum. Wenn die Luft jedoch in kleinen Bläschen eingesperrt ist und sich nicht bewegen kann wie z.B. beim Styropor kann die warme Luft nicht fließen und Wärme wird nur sehr schlecht übertragen.