Arbeitsblatt Wärmeleitung mit Lösungen

Kostenloses Arbeitsblatt Wärmeleitung zum Ausdrucken: 6 Aufgaben von leicht bis Prüfungsniveau, mit Lösungsschlüssel. Drucke es aus oder speichere es als PDF.

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1.Leicht

Eine Wand aus Beton ist 10 mm dick und hat eine Fläche von 20 m². Ihre Oberflächen haben 24 °C und -13 °C. Bestimme die Wärmestromdichte q″ durch die Wand.

k = 1,4 W/(m·K)L = 10 mmA = 20 m²T₁ = 24 °CT₂ = -13 °C

q″ = W/m²

2.Leicht

Eine Wand aus Holz ist 200 mm dick und hat eine Fläche von 10 m². Ihre Oberflächen haben 20 °C und 2 °C. Bestimme die Wärmestromdichte q″ durch die Wand.

k = 0,17 W/(m·K)L = 200 mmA = 10 m²T₁ = 20 °CT₂ = 2 °C

q″ = W/m²

3.Mittel

Eine Wand besteht aus 150 mm Beton und 150 mm Glas, mit einer Fläche von 12 m². Die Außenflächen haben 18 °C und -7 °C. Bestimme den Wärmestrom Q̇ durch die Wand.

L₁ = 150 mm, k₁ = 1,4 W/(m·K)L₂ = 150 mm, k₂ = 0,96 W/(m·K)A = 12 m²T₁ = 18 °CT₃ = -7 °C

Q̇ = W

4.Mittel

Eine Wand besteht aus 250 mm Mineralwolle und 75 mm expandiertes Polystyrol, mit einer Fläche von 12 m². Die Außenflächen haben 22 °C und 8 °C. Bestimme die Temperatur T_i an der Grenzfläche zwischen den beiden Schichten.

L₁ = 250 mm, k₁ = 0,04 W/(m·K)L₂ = 75 mm, k₂ = 0,035 W/(m·K)A = 12 m²T₁ = 22 °CT₃ = 8 °C

T_i = °C

5.Schwer

Eine Wand aus 100 mm Ziegel und 75 mm Gipskarton trennt einen Raum mit 20 °C von der Außenluft mit -13 °C. Die Wärmeübergangskoeffizienten sind innen 8 W/(m²·K) und außen 30 W/(m²·K), und die Wandfläche beträgt 8 m². Bestimme den Wärmeverlust Q̇ durch die Wand.

L₁ = 100 mm, k₁ = 0,72 W/(m·K)L₂ = 75 mm, k₂ = 0,17 W/(m·K)A = 8 m²h_i = 8 W/(m²·K)h_o = 30 W/(m²·K)T_room = 20 °CT_out = -13 °C

Q̇ = W

6.Schwer

Eine Wand aus 250 mm Beton und 25 mm Mineralwolle trennt einen Raum mit 22 °C von der Außenluft mit -5 °C. Die Wärmeübergangskoeffizienten sind innen 7,7 W/(m²·K) und außen 30 W/(m²·K), und die Wandfläche beträgt 6 m². Bestimme den Wärmedurchgangskoeffizienten U der Wand.

L₁ = 250 mm, k₁ = 1,4 W/(m·K)L₂ = 25 mm, k₂ = 0,04 W/(m·K)A = 6 m²h_i = 7,7 W/(m²·K)h_o = 30 W/(m²·K)T_room = 22 °CT_out = -5 °C

U = W/(m²·K)

Lösungsschlüssel

1. q″ = 5180 W/m²
2. q″ = 15,3 W/m²
3. Q̇ = 1139 W
4. T_i = 11,57 °C
5. Q̇ = 357,5 W
6. U = 1,034 W/(m²·K)

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