Passive Mechanismen in der Solarenergie - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 159

Tab. 4.7 Spezifische Wärmeleitfähigkeit λ in (W/(mK)) einiger Isolationsmaterialien und loser
Schüttungen
Isoliermaterialien Schüttungen

λ (W/(mK)) λ (W/(mK))

Expandiertes Polysty-
rol (EPS )

0.035-0.05 Gasbeton 0.08-0.25

Extrudiertes Polystyrol 0.032-0.04 Poroton 0.08-0.45

Glaswolle 0.035-0.05 Schaumglas Schotter 0.08

Kork 0.035-0.046 Perlit 0.04-0.07

Schaumglas 0.04 Strohballen 0.038-0.07

Wolle 0.035 Sand lose 0.04

Vakuumdämmplatte 0.004-0.006 Holz gepresst 0.1-0.2

Abb. 4.19 Schemaskizze
zur Wärmeleitung in einem
inhomogenen Medium

kleinen Feststoffdichten wird damit die Wärmeleitung im Wesentlichen durch die des Trä-
gergases bestimmt.
In Gasen erfolgt der Wärmetransport nicht innerhalb eines festgelegten Gitters, viel-
mehr treffen in Gasen die Gasatome oder deren Moleküle bei ihren Zufallsbewegungen
aufeinander, wobei Energie von Teilchen mit höherer Energie auf solche mit einer gerin-
geren Energie übertragen wird. Die Gasmoleküle können sich sowohl translatorisch als
auch rotatorisch bewegen. Damit wird auch der Energietransfer in Gasen durch die Än-
derungen der Translations- als auch Rotationsenergie beim Aufeinandertreffen der Gas-
atome bestimmt. Höhere Temperaturen sind gleichbedeutend mit höheren molekularen
Energien.
Damit das Gas als Kontinuum aufgefasst werden kann, müssen viele Stöße der Gasato-
me untereinander erfolgen. Die Forderung nach einer hohen Stoßfrequenz bedingt unmit-
telbar, dass die mittlere freie Weglänge der Gasatome oder -moleküle zwischen einander
klein sein muss im Vergleich zur Dimension des Kontrollraums (Gefäßes oder Spalt, in
dem der Wärmeaustausch erfolgen soll). Die mittlere freie Weglänge l der Gasatome zwi-
schen zwei Stößen ergibt sich aus dem Stoßquerschnitt  12 (in cm 2 ) und der Teilchen- oder
Atomdichte n des Gases. Ein Stoß zwischen zwei Teilchen mit den Teilchenradien r 1 und r 2
tritt dann ein, wenn sich die Teilchen auf den Abstand von ( r 1 + r 2 ) annähern. Bei „punkt-
förmigen“ Gasatomen würde sich ein Stoß ereignen, wenn eines von zwei Teilchen durch
eine Scheibe mit dem Querschnitt π · ( r 1 + r 2 ) 2 = σ 12 um das zweite Teilchen fliegt, wie es die
Abb. 4.20 skizziert.