Wärmeleitung

Wärme ist eine Art innere Energie eines physikalischen Systems. Es gibt aber jede Menge innerer Energien von Systemen, die nichts mit Wärme zu tun haben. Zum Beispiel die in einer Batterie oder einer aufgezogenen mechanische Uhr gespeicherte Energie! Das macht die Sache kompliziert. Vergleichsweise einfach wird die Sache bei Gasen. Hier erfanden die Thermodynamiker das sogenannte Ideale Gasum die fundamentalen Zusammenhänge zu erkunden. Über die Erweiterung der Thermodynamik mittels Realer Gaseerfasst man dann auch Phänomene wie Phasenübergänge und richtig kompliziert wird die Physik dann in kondensierter Materie. Es ist eigentlich erstaunlich, wieviele einfache und im täglichen Leben anwendbare Zusammenhänge übrigbleiben. Wärmeleitung ist über den wirklich schwierigen schwierigen thermodynamischen Ausdruck der Temperatur zu verstehen.

Temperatur ist die Größe die bei zwei physikalischen Systemen gleich wird, wenn wir sie ausschließlich in thermischen Kontakt bringen. Das heißt, dass zwar innere Energie übergehen kann, aber kein Teilchenaustausch von statten geht und sich auch der verfügbare Raum nicht ändert.

Sind also zwei Systeme in thermischem Kontakt, dann tauschen sie Wärme solange aus, bis ihre Temperatur angeglichen ist. Gibt es keine weiteren Wärmequellen, dann wird dieser Zustand nach hinreichend langer Zeit auch praktisch erreicht. Durch Vergleich der Richtung des Wärmeflusses lässt sich die Temperatur von verschiedenen Systemen nach Größer oder Kleiner ordnen. Ein System, welches mit der Größe des Temperaturniveaus systematisch seine Eigenschaften ändert, kann als Thermometer dienen.