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Wärmeleitfähigkeit gängiger Materialien

Wärmeleitfähigkeit gängiger Materialien — Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase.

thermalconductivityDatentabelle

Übersicht

Die Wärmeleitfähigkeit (k) quantifiziert die Fähigkeit eines Materials, Wärme zu leiten. Sie wird definiert als die Wärmemenge, die unter stationären Bedingungen durch eine Einheitsdicke in Richtung senkrecht zu einer Fläche von Flächeneinheit aufgrund eines Einheitstemperaturgradienten übertragen wird.

Einheiten: W/(m·K) im SI; Btu/(hr·ft·°F) im imperialen System.

Einheitenumrechnung: 1 W/(m·K) = 0.5779 Btu/(hr·ft·°F) = 0.85984 kcal/(h·m·°C)

Bewahrung des ursprünglichen Quelltexts

Die Quelle definiert die Wärmeleitfähigkeit als Materialeigenschaft und als Wärmeübertragung durch eine Einheitsdicke, senkrecht zu einer Flächeneinheit, bei einem Einheitstemperaturgradienten. Sie nennt außerdem die gebräuchlichen Symbole k, λ und κ mit den Einheiten W/(m K), J/(s m K), Btu/(hr ft °F), Btu in/(hr ft² °F) und kcal/(h m °C).

Die Quelle weist darauf hin, dass Temperatur und Druck die Wärmeleitfähigkeit beeinflussen, insbesondere bei Flüssigkeiten und Gasen. Sie kennzeichnet außerdem asbesthaltige Produkte mit einer Gesundheitswarnung; die wiederhergestellte Tabelle enthält die Asbestzeilen der Vollständigkeit historischer Daten halber, während die Sicherheitshinweise unten feststellen, dass Asbestfasern gefährlich sind und qualifizierte Kontrollmaßnahmen erfordern.

Wichtige Formeln

Fouriers Gesetz der Wärmeleitung

qA=kΔTL\frac{q}{A} = k \cdot \frac{\Delta T}{L}

Stationärer konduktiver Wärmestrom durch eine flache Wand oder Platte.

Temperaturdifferenz

ΔT=T1T2\Delta T = T_1 - T_2

Wobei T₁ die Temperatur auf der Heißseite und T₂ die Temperatur auf der Kaltseite ist.

Variablen

SymbolBeschreibungEinheit
q/AHeat flux (heat transfer per unit area)W/m²
kThermal conductivityW/(m·K)
ΔTTemperature difference across material°C
LMaterial thicknessm

Wärmeleitfähigkeiten gängiger Materialien

Diese ausgewählte Tabelle bei 25 °C ist eine abgeleitete Zusammenfassung zum schnellen Überblick. Die vollständige ursprüngliche Quelltabelle, einschließlich temperaturspezifischer Spalten bei 25 °C, 125 °C und 225 °C, sofern verfügbar, ist unten erhalten.

15 Zeilen
Ausgewählte Wärmeleitfähigkeiten bei oder nahe 25 °C (77 °F)
Material
Wärmeleitfähigkeit (W/(m·K))
Category
Diamond1000Crystal
Copper401Metal
Aluminum215Metal
Aluminium Messing121Alloy
Eisen (geschmiedet)80Metal
Edelstahl17Alloy
Aluminiumoxid30Ceramic
Agate10.9Mineral
Glass1.05Amorphous
Acrylic0.2Polymer
Acetals0.23Polymer
Wasser (flüssig)0.606Liquid
Acetone0.16Liquid
Air0.0262Gas
Ammoniak (Gas)0.0249Gas

Quelle: engineeringtoolbox.com

Wärmeleitungsrechner

Der untenstehende Rechner ist eine Migrationserweiterung basierend auf dem Fourierschen Gesetz aus dem Quelltext; er wird nicht als ursprünglicher Engineering ToolBox-Rechner dargestellt.

Leitender Wärmestrom (Flachwand)

Beispiel: Aluminium- vs. Edelstahltopf

Bei einer 20 °C Temperaturdifferenz über eine 5 mm dicke Wand:

  • Aluminium (k = 215 W/(m·K)): q/A ≈ 860.000 W/m²
  • Edelstahl (k = 17 W/(m·K)): q/A ≈ 68.000 W/m²

Aluminium leitet ungefähr 12–13-mal mehr Wärme als Edelstahl, weshalb Aluminiumkochgeschirr schneller und gleichmäßiger erhitzt.

Temperatur-, Druck- und Asbest-Sicherheitshinweise aus der Quelle

Wärmeleitfähigkeitswerte variieren sowohl mit Temperatur als auch mit Druck. Die Quellseite weist speziell darauf hin, dass dies für Fluide und Gase wie Luft, Ammoniak, Kohlendioxid und Wasser wichtig ist; verwenden Sie temperatur- und druckspezifische Daten, wenn ein Projekt von genauen Wärmeübertragungsberechnungen abhängt.

Siehe auch Wärmeleitfähigkeitsvariationen mit Temperatur und Druck für: Luft, Ammoniak, Kohlendioxid und Wasser.

Asbest-Sicherheitshinweis. Die Quelle kennzeichnet Asbest auch als Gesundheitsgefährdung. Asbesthaltige Dämmstoffe und Platten können nützliche Wärmeleitfähigkeitswerte haben, aber Asbestfasern sind beim Einatmen gefährlich und werden mit schweren Lungenerkrankungen und Krebs in Verbindung gebracht. Schneiden, bohren, entfernen oder spezifizieren Sie Asbestprodukte nicht ohne qualifizierte Sanierungsverfahren und geltende behördliche Kontrollen.

Wiederhergestellte Originalquellentabellen

Die folgenden Tabellen wurden von der ursprünglichen Quellenseite wiederhergestellt, um die vollständigen Referenzdaten zu erhalten.

Wärmeleitfähigkeiten häufiger Materialien und Produkte

Die wiederhergestellte Quellentabelle verwendet drei temperaturspezifische Leitfähigkeitsspalten: 25 °C (77 °F), 125 °C (257 °F) und 225 °C (437 °F). Leere Zellen bedeuten, dass die ursprüngliche Quelle keinen Wert für dieses Material bei dieser Temperatur angegeben hat.

317 Zeilen
Thermal Conductivities common Materials and Products
Material / Stoff
Wärmeleitfähigkeit bei 25 °C (77 °F) (W/(m K))
Wärmeleitfähigkeit bei 125 °C (257 °F) (W/(m K))
Wärmeleitfähigkeit bei 225 °C (437 °F) (W/(m K))
Acetals0.23
Acetals0.23
Acetone0.16
Acetylen (Gas)0.018
Acrylic0.2
Luft, Atmosphäre (Gas)0.02620.03330.0398
Luft, Höhe 10000 m0.02
Agate10.9
Alcohol0.17
Alumina3626
Aluminum
Aluminiummessing121
Aluminiumoxid30
Ammoniak (Gas)0.02490.03690.0528
Antimony18.5
Apfel (85.6% Feuchtigkeit)0.39
Argon (Gas)0.016
Arsenic50
Asbestzementplatte1)0.744
Asbestzementplatten1)0.166
Asbestzement1)2.07
Asbest, lose gepackt1)0.15
Asbestmühlplatte1)0.14
Asphalt0.75
Balsaholz0.048
Barium18.4
Basalt1.67
Beryllium200
Bismuth8.1
Bitumen0.17
Bitumen-/Filzschichten0.5
Rindfleisch, mager (78.9% Feuchtigkeit)0.43 - 0.48
Benzene0.16
Beryllium
Bismuth8.1
Bitumen0.17
Hochofengas (Gas)0.02
Kesselstein1.2 - 3.5
Boron25
Brass
Bimssteinblock0.10 - 0.20
Ziegel, dicht1.31
Ziegel, feuerfest0.47
Ziegel, isolierend0.15
Mauerwerk, gewöhnlich (Baustein)0.6 -1.0
Mauerwerk, dicht1.6
Brom (Gas)0.004
Bronze
Brauneisenerz0.58
Butter (15 % Feuchtegehalt)0.2
Cadmium
Calcium200
Calciumsilicat0.05
Carbon1.7
Kohlenstoffdisulfid (Gas)0.0073
Kohlenstoffdioxid (Gas)0.0146
Kohlenstoffmonoxid (Gas)0.0232
Gusseisen
Cellulose, Baumwolle, Holzschliff und regeneriert0.23
Celluloseacetat, Spritzguss, Platte0.17 - 0.33
Cellulosenitrat, Zelluloid0.12 - 0.21
Zement, Portlandzement0.29
Zement, Mörtel1.73
Keramische Werkstoffe
Chalk0.09
Chamotte, Schamotte1.4
Charcoal0.084
Chloriertes Polyether0.13
Chlor (Gas)0.0081
Chromnickelstahl (Nickel-Chrom-Stahl)16.3
Chromium
Chrom-oxide0.42
Stadtgas0.064
Ton, trocken bis feucht0.15 - 1.8
Ton, gesättigt0.6 - 2.5
Coal0.2
Cobalt
Kabeljau (83 % Feuchtegehalt)0.54
Coke0.184
Beton, Leichtbeton0.1 - 0.3
Beton, Normalbeton0.4 - 0.7
Beton, Schwerbeton1.0 - 1.8
Beton, Stein1.7
Constantan23.3
Copper
Corian (keramikgefüllt)1.06
Korkplatte0.043
Kork, regranuliert0.044
Cork0.07
Cotton0.04
Baumwollwatte0.029
Kohlenstoffstahl
Baumwolldämmung0.029
Kupfernickel 30%30
Diamond1000
Kieselgur (Sil-o-cel)0.06
Diatomite0.12
Duralium
Erde, trocken1.5
Ebonite0.17
Emery11.6
Motoröl0.15
Ethan (Gas)0.018
Ethanol-Dampf0.015
Ether0.14
Ethen (Gas)0.017
Epoxy0.35
Ethylenglykol0.25
Feathers0.034
Filzdämmung0.04
Fiberglass0.04
Faser-Dämmplatte0.048
Faser-Hartplatte0.2
Schamottestein 500 oC1.4
Fluor (Gas)0.0254
Schaumglas0.045
Dichlordifluormethan R-12 (Gas)0.007
Dichlordifluormethan R-12 (flüssig)0.09
Gasoline0.15
Germanium59.9
Glass1.05
Glasperlen, trocken0.18
Glasperlen, gesättigt0.76
Glas, Fenster0.96
Glaswolle Isolierung0.04
Glycerol0.28
Gold
Granite1.7 - 4.0
Graphite168
Gravel0.7
Boden oder Erde, sehr feuchtes Gebiet1.4
Boden oder Erde, feuchtes Gebiet1
Boden oder Erde, trockenes Gebiet0.5
Boden oder Erde, sehr trockenes Gebiet0.33
Gipskartonplatte0.17
Hairfelt0.05
Hartfaserplatte hoher Dichte0.15
Harthölzer (Eiche, Ahorn..)0.16
Hastelloy C12
Helium (Gas)0.142
Honig (12,6% Feuchtigkeitsgehalt)0.5
Salzsäure (Gas)0.013
Wasserstoff (Gas)0.168
Chlorwasserstoff (Gas)0.014
Schwefelwasserstoff (Gas)0.013
Eis (0 oC, 32 oF)2.18
Indium81.6
Inconel15
Gusseisen47 - 58
Isoliermaterialien0.035 - 0.16
Iodine0.44
Iridium147
Iron
Iron-oxide0.58
Kapokisolierung0.034
Kerosene0.15
Krypton (Gas)0.0088
Lead
Leder, trocken0.14
Limestone1.26 - 1.33
LInoleum0.19
Lithium
Magnesiaisolierung (85%)0.07
Magnesite4.15
Magnesium
Magnesiumlegierung70 - 145
Marble2.08 - 2.94
Quecksilber, flüssig
Methan (Gas)0.03
Methanol0.21
Mica0.71
Milk0.53
Mineralwolle-Dämmstoffe, Wolldecken ..0.04
Molybdenum
Monel
Neon (Gas)0.046
Neoprene0.05
Niobium53.7
Nickel
Stickstoffmonoxid (Gas)0.0238
Stickstoff (Gas)0.024
Distickstoffmonoxid (Gas)0.0151
Nylon 6, Nylon 6/60.25
Maschinenöl, Schmieröl SAE 500.15
Olivenöl0.17
Osmium87.6
Sauerstoff (Gas)0.024
Ozon (Gas)0.019
Palladium70.9
Paper0.05
Paraffinwachs0.25
Peat0.08
Perlit, Atmosphärendruck0.031
Perlit, Vakuum0.00137
Phenolische Gießharze0.15
Phenol-Formaldehyd-Formmassen0.13 - 0.25
Phosphorbronze110
Pinchbeck159
Pitch0.13
Steinkohle0.24
Leichtputz0.2
Putz, Metallgewebe0.47
Putz, Sand0.71
Putz, Holzlatten0.28
Plasticine0.65 - 0.8
Kunststoffe, geschäumt (Dämmstoffe)0.03
Platinum
Plutonium
Plywood0.13
Polyamid0.31
Polycarbonat0.19
Polyester0.05
Polyethylen niedriger Dichte, PEL0.33
Polyethylen hoher Dichte, PEH0.42 - 0.51
Polyisopren Naturkautschuk0.13
Polyisopren Hartkautschuk0.16
Polymethylmethacrylat0.17 - 0.25
Polypropylen, PP0.1 - 0.22
Polystyrol, expandiert0.03
Polystyrol0.043
Polyurethanschaumstoff0.03
Porcelain1.5
Potassium102.4
Kartoffel, rohes Fruchtfleisch0.55
Propan (Gas)0.015
Propen (Gas)0.017
Polytetrafluorethylen (PTFE)0.25
Polyvinylchlorid, PVC0.19
Pyrex-Glas1.005
Quarzmineral3
Radium18.6
Radon (Gas)0.0033
Rotes Metall
Rhenium
Rhodium
Gestein, fest2 - 7
Gestein, poröses vulkanisches (Tuff)0.5 - 2.5
Steinwolldämmung0.045
Dachpappe0.19
Rosin0.32
Kautschuk, zellulär0.045
Kautschuk, natürlich0.13
Rubidium
Lachs (73% Feuchtigkeitsgehalt)0.5
Sand, trocken0.15 - 0.25
Sand, feucht0.25 - 2
Sand, gesättigt2 - 4
Sandstone1.7
Sawdust0.08
Selenium
Schafwolle0.039
Kieselsäure-Aerogel0.02
Silikongießharz0.15 - 0.32
Siliziumcarbid120
Silikonöl0.1
Silimanite151
Silver
Schlackenwolle0.042
Slate2.01
Schnee (Temp. < 0 °C)0.05 - 0.25
Sodium
Nadelholz (Tanne, Kiefer ..)0.12
Boden, Ton1.1
Boden, mit organischen Bestandteilen0.15 - 2
Boden, gesättigt0.6 - 4
Lot 50-5050
Soot0.07
Dampf, gesättigt0.0184
Dampf, Niederdruck0.0188
Steatite2
Stahl, Kohlenstoff
Stahl, rostfrei
Strohplatten-Dämmung, verdichtet0.09
Styrofoam0.033
Schwefeldioxid (Gas)0.0086
Schwefel, kristallin0.2
Schwefelhexafluorid0.011
Sugars0.087 - 0.22
Tantalum
Tar0.19
Tellurium4.9
Thorium
Holz, Erle0.17
Holz, Esche0.16
Holz, Birke0.14
Holz, Lärche0.12
Holz, Ahorn0.16
Holz, Eiche0.17
Holz, Pechkiefer0.14
Holz, Pockholz0.19
Holz, Rotbuche0.14
Holz, Rotkiefer0.15
Holz, Weißkiefer0.15
Holz, Walnuss0.15
Tin
Titanium
Tungsten
Uranium
Polyurethanschaum0.021
Vacuum0
Vanadium30.7
Vermiculitgranulat0.065
Vinylester0.25
Water0.606
Wasser, Dampf (Dampf)0.02670.0359
Wax0.084
Weizenmehl0.45
Weißmetall35 - 70
Holz quer zur Faser, Weißkiefer0.12
Holz quer zur Faser, Balsaholz0.055
Holz quer zur Faser, Gelbkiefer, Holz0.147
Holz, Eiche0.17
Wollfilz0.07
Holzwolle, Platte0.1 - 0.15
Xenon (Gas)0.0051
Zinc
Zirconium22.7

Quelle: engineeringtoolbox.com

Originalquellbilder

Die folgenden Originalquellbilder werden beibehalten, um visuelles Referenzmaterial nicht zu verlieren. Wenn ein Bild Diagramm- oder Tabellendaten enthält, werden seine extrahierten Werte in den Seitentabellen, Rechnern oder interaktiven Diagrammen dargestellt; verbleibende Bilder werden als visuelle Quellenreferenzen aufbewahrt.

Konvektive Wärmeübertragung

Technische Notizen

  • Temperaturabhängigkeit: Die Wärmeleitfähigkeit von Gasen steigt mit der Temperatur; bei den meisten Metallen und Festkörpern nimmt sie leicht ab. Für Präzisionsarbeiten sind temperaturspezifische Daten zu Rate zu ziehen.
  • Gesamtwärmeübergang: Der oben genannte leitungsbezogene Wärmestrom ist nur ein Teil eines realen Systems. Der Gesamtwärmeübergang hängt von konvektiven Koeffizienten und dem strahlungsbedingten Austausch auf beiden Oberflächen ab. Verwenden Sie den Gesamtwärmeübergangskoeffizienten U für Mehrschicht- oder mit Fluid gekoppelte Probleme.
  • Anisotrope Materialien: Holz, Verbundwerkstoffe und Kristalle können unterschiedliche k-Werte entlang verschiedener Achsen aufweisen. Verwenden Sie bei Bedarf die Richtungswärmeleitfähigkeit.
  • Asbestwarnung: Asbest hat günstige Wärmeigenschaften, aber seine Fasern verursachen bei Einatmung Mesotheliom und Lungenkrebs. Vermeiden Sie den Umgang; verwenden Sie sicherere Alternativen.
  • Wahl der Isolierung: Für thermische Barrieren ist ein niedriger k-Wert erwünscht. Luft (k ≈ 0.026 W/(m·K)) und geschäumte Kunststoffe sind gängige Isolatoren.

Referenzen