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 expandiertes Polystyrol ist 100 mm dick und hat eine Fläche von 12 m². Ihre Oberflächen haben 23 °C und 0 °C. Bestimme den Wärmestrom Q̇ durch die Wand.

k = 0,035 W/(m·K)L = 100 mmA = 12 m²T₁ = 23 °CT₂ = 0 °C

Q̇ = W

2.Leicht

Eine Wand aus expandiertes Polystyrol ist 20 mm dick und hat eine Fläche von 8 m². Ihre Oberflächen haben 17 °C und -7 °C. Bestimme die Wärmestromdichte q″ durch die Wand.

k = 0,035 W/(m·K)L = 20 mmA = 8 m²T₁ = 17 °CT₂ = -7 °C

q″ = W/m²

3.Mittel

Eine Wand besteht aus 200 mm Gipskarton und 150 mm Ziegel, mit einer Fläche von 15 m². Die Außenflächen haben 18 °C und -11 °C. Bestimme die Temperatur T_i an der Grenzfläche zwischen den beiden Schichten.

L₁ = 200 mm, k₁ = 0,17 W/(m·K)L₂ = 150 mm, k₂ = 0,72 W/(m·K)A = 15 m²T₁ = 18 °CT₃ = -11 °C

T_i = °C

4.Mittel

Eine Wand besteht aus 50 mm Ziegel und 25 mm Holz, mit einer Fläche von 6 m². Die Außenflächen haben 21 °C und -8 °C. Bestimme die Temperatur T_i an der Grenzfläche zwischen den beiden Schichten.

L₁ = 50 mm, k₁ = 0,72 W/(m·K)L₂ = 25 mm, k₂ = 0,17 W/(m·K)A = 6 m²T₁ = 21 °CT₃ = -8 °C

T_i = °C

5.Schwer

Eine Wand aus 50 mm Mineralwolle und 150 mm Gipskarton trennt einen Raum mit 22 °C von der Außenluft mit -13 °C. Die Wärmeübergangskoeffizienten sind innen 7,7 W/(m²·K) und außen 20 W/(m²·K), und die Wandfläche beträgt 12 m². Bestimme die Temperatur T_s der Innenoberfläche der Wand.

L₁ = 50 mm, k₁ = 0,04 W/(m·K)L₂ = 150 mm, k₂ = 0,17 W/(m·K)A = 12 m²h_i = 7,7 W/(m²·K)h_o = 20 W/(m²·K)T_room = 22 °CT_out = -13 °C

T_s = °C

6.Schwer

Eine Wand aus 150 mm Ziegel und 100 mm expandiertes Polystyrol trennt einen Raum mit 20 °C von der Außenluft mit -2 °C. Die Wärmeübergangskoeffizienten sind innen 10 W/(m²·K) und außen 30 W/(m²·K), und die Wandfläche beträgt 10 m². Bestimme den Wärmedurchgangskoeffizienten U der Wand.

L₁ = 150 mm, k₁ = 0,72 W/(m·K)L₂ = 100 mm, k₂ = 0,035 W/(m·K)A = 10 m²h_i = 10 W/(m²·K)h_o = 30 W/(m²·K)T_room = 20 °CT_out = -2 °C

U = W/(m²·K)

Lösungsschlüssel

1. Q̇ = 96,6 W
2. q″ = 42 W/m²
3. T_i = −6,637 °C
4. T_i = 11,7 °C
5. T_s = 20,03 °C
6. U = 0,3126 W/(m²·K)

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