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 50 mm dick und hat eine Fläche von 12 m². Ihre Oberflächen haben 23 °C und -2 °C. Bestimme den Wärmestrom Q̇ durch die Wand.

k = 1,4 W/(m·K)L = 50 mmA = 12 m²T₁ = 23 °CT₂ = -2 °C

Q̇ = W

2.Leicht

Eine Wand aus Mineralwolle ist 10 mm dick und hat eine Fläche von 15 m². Ihre Oberflächen haben 15 °C und -15 °C. Bestimme die Wärmestromdichte q″ durch die Wand.

k = 0,04 W/(m·K)L = 10 mmA = 15 m²T₁ = 15 °CT₂ = -15 °C

q″ = W/m²

3.Mittel

Eine Wand besteht aus 50 mm Mineralwolle und 75 mm Ziegel, mit einer Fläche von 4 m². Die Außenflächen haben 19 °C und 1 °C. Bestimme den Wärmestrom Q̇ durch die Wand.

L₁ = 50 mm, k₁ = 0,04 W/(m·K)L₂ = 75 mm, k₂ = 0,72 W/(m·K)A = 4 m²T₁ = 19 °CT₃ = 1 °C

Q̇ = W

4.Mittel

Eine Wand besteht aus 100 mm expandiertes Polystyrol und 100 mm Glas, mit einer Fläche von 8 m². Die Außenflächen haben 17 °C und -1 °C. Bestimme die Temperatur T_i an der Grenzfläche zwischen den beiden Schichten.

L₁ = 100 mm, k₁ = 0,035 W/(m·K)L₂ = 100 mm, k₂ = 0,96 W/(m·K)A = 8 m²T₁ = 17 °CT₃ = -1 °C

T_i = °C

5.Schwer

Eine Wand aus 150 mm Holz und 100 mm Glas trennt einen Raum mit 22 °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 10 m². Bestimme den Wärmeverlust Q̇ durch die Wand.

L₁ = 150 mm, k₁ = 0,17 W/(m·K)L₂ = 100 mm, k₂ = 0,96 W/(m·K)A = 10 m²h_i = 8 W/(m²·K)h_o = 30 W/(m²·K)T_room = 22 °CT_out = -13 °C

Q̇ = W

6.Schwer

Eine Wand aus 150 mm expandiertes Polystyrol und 75 mm Holz trennt einen Raum mit 22 °C von der Außenluft mit 4 °C. Die Wärmeübergangskoeffizienten sind innen 8 W/(m²·K) und außen 20 W/(m²·K), und die Wandfläche beträgt 15 m². Bestimme die Temperatur T_s der Innenoberfläche der Wand.

L₁ = 150 mm, k₁ = 0,035 W/(m·K)L₂ = 75 mm, k₂ = 0,17 W/(m·K)A = 15 m²h_i = 8 W/(m²·K)h_o = 20 W/(m²·K)T_room = 22 °CT_out = 4 °C

T_s = °C

Lösungsschlüssel

1. Q̇ = 8400 W
2. q″ = 120 W/m²
3. Q̇ = 53,17 W
4. T_i = −0,3668 °C
5. Q̇ = 305,7 W
6. T_s = 21,54 °C

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