Zwischen Körpern
mit einer höheren Temperatur und solchen mit einer niedrigeren Temperatur
findet eine Wärmeübertragung
durch Wärmeleitung, Wärmeströmung oder Wärmestrahlung
statt. Diese Wärmeübertragung ist teils erwünscht, teils
unerwünscht. Maßnahmen zur Verringerung der Wärmeübertragung
bezeichnet man als Wärmedämmung.
Eine solche Wärmedämmung ist z. B. in der Technik bei Rohrleitungen
für Heizwasser, bei Häusern oder bei Thermoskannen erforderlich.
Auch in der Natur spielt Wärmedämmung eine wichtige Rolle. So
müssen sich viele Tiere durch geeignete Maßnahmen vor tiefen
Temperaturen schützen (Bild 1).
Möglichkeiten der Wärmedämmung
Da ein Wärmeaustausch zwischen Körpern durch Wärmeleitung,
Wärmeströmung oder Wärmestrahlung
erfolgt, sind zur Wärmedämmung alle Maßnahmen geeignet,
die diese drei Arten der Wärmeübertragung erschweren oder unmöglich
machen.
(1) Wärmeleitung wird vor allem
dadurch vermindert, dass man zur Isolierung Stoffe verwendet, die die
Wärme schlecht leiten. Solche schlechten
Wärmeleiter sind vor allem Stoffe, die viel Luft enthalten, da
Luft ein sehr schlechter Wärmeleiter ist. Zur Wärmedämmung
bei Häusern verwendet man deshalb Wärmedämmplatten
aus Styropor (Bild 2). Das sind etwa 10 cm dicke Platten, in denen viel
Luft eingeschlossen ist und die eine gute Dämmung der Außenwände
bewirken.
Andere Dämmstoffe sind Matten aus
Glaswolle und Wärmeisolierglas.
Matten aus Glaswolle verwendet man z. B. zur Innenisolierung von Hausdächern
und zur Isolierung von Rohrleitungen für die Fernwärme. Wärmeisolierglas
wird für Fenster von Häusern und PKW verwendet. Bei Doppelfenstern
ist darüber hinaus eine Luftschicht vorhanden, die eine Wärmeleitung
deutlich vermindert.
(2) Wärmeströmung zwischen
Körpern wird vor allem dadurch verhindert, dass man die Strömung
von Luft oder anderen Stoffen so klein wie möglich macht. Typische
Beispiele dafür sind die Dichtungen moderner Fenster und Türen,
Doppelfenster oder die doppelwandigen Thermosgefäße. Durch
die doppelte Wandung wird nicht nur die Wärmeleitung deutlich verringert,
sondern auch eine Wärmeströmung weitgehend verhindert.
Beachte: Bei Wohnräumen ist ein
Luftaustausch erforderlich. Gerade bei gut isolierten Räumen ist
daher ein mehrmaliges tägliches intensives Lüften dringend zu
empfehlen.
(3) Wärmestrahlung wird vor allem
dadurch verhindert, dass man die Eigenschaft von Wärmestrahlung nutzt,
an hellen und glatten Flächen reflektiert zu werden. Thermoskannen
sind deshalb innen verspiegelt (Bild 4). Die Wärmestrahlung, die
von einem heißen Getränk ausgeht, wird von der Wandung nach
innen reflektiert.
Bei Rohrleitungen für die Fernwärme verwendet man helle Aluminiumverkleidung,
die ebenfalls die Wärmestrahlung nach innen reflektiert.
Wärmedämmung bei Lebewesen
Lebewesen benötigen zur Aufrechterhaltung ihrer Lebensfunktionen
eine bestimmte Körpertemperatur. Beim Menschen beträgt sie 37
°C, bei den meisten Vögeln 40 °C - 42 °C, bei Säugetieren
zwischen 30 °C und 42 °C. Die zur Aufrechterhaltung der Körpertemperatur
notwendige Körperwärme wird
durch chemische Prozesse im Körper erzeugt. Dabei wird die aufgenommene
Nahrung z. T. in Wärme umgewandelt. Durch die "Verbrennung"
im Körperinneren wird ständig Wärme produziert, die zu
einem Aufheizen des Körpers führen würde, wenn über
die Körperoberfläche keine Wärmeabgabe an die Umgebung
erfolgt. Das geschieht vorrangig in Form von Wärmestrahlung, aber
auch Wärmeströmung spielt eine Rolle, vor allem bei Wind.
Bei hoher Außentemperatur ist der Wärmeaustausch mit der Umgebung
erschwert. Beim Menschen und auch bei einigen Tieren kommt es zur Schweißbildung.
Das ist eine natürliche Reaktion des Körpers, die ihn vor einer
Überhitzung schützt, da durch das Verdunsten des Schweißes
dem Körper zusätzlich Wärme entzogen wird. Eine Kühlung
erfolgt auch bei Wind. Dann wird Körperwärme schneller abgeführt.
Tiere ohne Schweißdrüsen, z. B. Hunde, schützen sich
durch Hecheln vor Überhitzung. Kann vom Körper nicht genügend
Wärme abgegeben werden, so kommt es zu einem Wärmestau,
der bis zu einem lebensgefährlichen Hitzschlag
führen kann. Dann muss schnell die Körpertemperatur gesenkt
und der Kreislauf angeregt werden.
Vor Kälte schützen sich der Mensch und andere Lebewesen in unterschiedlicher
Weise. Der Mensch schützt sich vor allem durch eine dem Wetter angemessenen
Bekleidung. Besonders warm ist Kleidung, die viel Luft enthält, z.
B. Thermokleidung.
Tiere schützen sich vor Kälte mit einem dichten Fell (Bild 5),
bei Vögeln mit dem Gefieder und bei Walen oder Robben mit einer dicken
Speckschicht.