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Temperaturleitfähigkeit

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Die Temperaturleitfähigkeit oder Temperaturleitzahl, gelegentlich auch „Wärmediffusivität“ (von engl. thermal diffusivity), ist eine Materialkonstante, die zur Beschreibung der zeitlichen Veränderung der räumlichen Verteilung der Temperatur durch Wärmeleitung als Folge eines Temperaturgefälles dient. Sie ist verwandt mit der Wärmeleitfähigkeit $λ$ , die zur Beschreibung des Energietransportes dient, und ist definiert als

$a = {\lambda \over {\rho \cdot c_p}}$

mit der Dichte $ρ$ und der spezifischen Wärmekapazität c_p. Die Temperaturleitfähigkeit hat die Einheit $m 2 / s$ . Die Temperaturleitfähigkeit beschreibt im Gegensatz zur Wärmeleitfähigkeit nicht nur das stationäre Verhalten bei der Wärmeleitung. Die instationären Effekte, wie sie etwa bei der Weitergabe von Temperaturzyklen durch Tag-, Nachtschwankungen der Außentemperatur zu Wohninnenräumen entstehen, können durch die Wärmeleitfähigkeit allein nicht beschrieben werden. Das räumliche und zeitliche Verhalten der Temperatur T(x,y,z,t) lässt sich über die fouriersche Differentialgleichung

$\frac{\partial T}{\partial t}\ = a\ \Delta T$

berechnen, wobei $Δ$ der Laplace-Operator ist. Der Typ dieser Differentialgleichung beschreibt generell Diffusionsprozesse. Wie warm oder kalt sich ein Körper "anfühlt" wird im ersten Moment durch die Temperaturleitfähigkeit bestimmt; nach einiger Zeit (wenn das Temperaturfeld stationär wird) nur noch durch die Wärmeleitfähigkeit (siehe Tabellen).

Metalle bei 20°C	ρ	$c p$	λ	a
Einheit	$\mathrm{{10^3} \, kg \over m^3}$	$\mathrm{kJ \over kg \, K}$	$\mathrm{W \over m \, K}$	$\mathrm{10^{-6} \, m^2\over s}$
Aluminium	2,7	0,888	237	98,8
Blei	11,34	0,129	35	23,9
Bronze	8,8	0,377	62	18,7
Chrom	6,92	0,44	91	29,9
Cr-Ni-Stahl (X12CrNi18,8)	7,8	0,5	15	3,8
Eisen	7,86	0,452	81	22,8
Gold	19,26	0,129	316	127,2
Gusseisen	7,8	0,54	42...50	10...12
Stahl (<0,4%C)	7,85	0,465	45...55	12...15
Kupfer	8,93	0,382	399	117
Magnesium	1,74	1,02	156	87,9
Mangan	7,42	0,473	21	6
Molybdän	10,2	0,251	138	53,9
Natrium	9,71	1,22	133	11,2
Nickel	8,85	0,448	91	23
Platin	21,37	0,133	71	25
Silber	10,5	0,235	427	173
Titan	4,5	0,522	22	9,4
Wolfram	19	0,134	173	67,9
Zink	7,1	0,387	121	44
Zinn, weiß	7,29	0,225	67	40,8

Nichtmetalle bei 20°C	ρ	$c p$	λ	a
Einheit	$\mathrm{{10^3} \, kg \over m^3}$	$\mathrm{kJ \over kg \, K}$	$\mathrm{W \over m \, K}$	$\mathrm{10^{-6} \, m^2\over s}$
Acrylglas (Plexiglas)	1,18	1,44	0,184	0,108
Asphalt	2,12	0,92	0,70	0,36
Beton	2,1	0,88	1,0	0,54
Eis (0°C)	0,917	2,04	2,25	1,203
Erdreich (grobkiesig)	2,04	1,84	0,52	0,14
Sandboden (trocken)	1,65	0,80	0,27	0,20
Sandboden (feucht)	1,75	1,00	0,58	0,33
Tonboden	1,45	0,88	1,28	1,00
Fensterglas	2,48	0,70	0,87	0,50
Spiegelglas	2,70	0,80	0,76	0,35
Quarzglas	2,21	0,73	1,40	0,87
Glaswolle	0,12	0,66	0,046	0,58
Gips	2,3	1,09	0,51	0,47
Granit	2,75	0,89	2,9	1,18
Korkplatten	0,19	1,88	0,041	0,115
Marmor	2,6	0,80	2,8	1,35
Mörtel	1,9	0,80	0,93	0,61
Papier	0,7	1,20	0,12	0,14
Polyethylen	0,92	2,30	0,35	0,17
Polytetrafluorethylen	2,20	1,04	0,23	0,10
PVC	1,38	0,96	0,15	0,11
Porzellan (95°C)	2,40	1,08	1,03	0,40
Steinkohle	1,35	1,26	0,26	0,15
Tannenholz (radial)	0,415	2,72	0,14	0,12
Verputz	1,69	0,80	0,79	0,58
Ziegelstein	1,6...1,8	0,84	0,38...0,52	0,28...0,34