Wärmekonvektion im Modell einer Warmwasserheizung
Den folgende Versuch und den dabei stattfindenden Wärmetransport kannst du analog als Modell für eine Warmwasserheizung (ohne Pumpe) verstehen.
Aufgabe
Beschreibe mithilfe des Videos, welche Gegenstände im Versuchsaufbau Bestandteilen einer Warmwasserheizung entsprechen.
Erkläre das Zustandekommen des Wärmetransportes mit deinen eigenen Worten.
Positionierung eines Heizkörpers
In manchen Altbauwohnungen befinden sich die Heizkörper für die Zimmer nicht unter dem Fenster, sondern auf der dem Fenster gegenüberliegenden Zimmerseite. Diese Anordnung des Heizkörpers ist sehr ungünstig, da die kalte Luft die von außen durch das Fenster in das Zimmer dringt, zum Boden abfällt und die warme Luft über dem Heizkörper aufsteigt. Eine Person bekommt in diesem Zimmer leicht kalte Füße, während die warme Luft in der Nähe der Zimmerdecke ist.
Ist der Heizkörper direkt unter dem Fenster angebracht, so durchmischen sich die warme Luft, die über dem Heizkörper aufsteigt und die kalte Luft, die vom Fenster auf den Boden sinkt. Somit kommt es nicht zu der kalten Luftschicht am Boden (vgl. Abb. 2).
Strömungsverhältnisse im Modellversuch zeigen
Man kann die Strömungsverhältnisse in einem Modellzimmer nachbilden: Als Modellzimmer dient ein wassergefülltes Aquarium, als Modellofen ein 2kg-Massenstück, das zuvor in kochendem Wasser erwärmt wurde. Als Modellfenster wählen wir eine Plastikbox mit Löchern, in die Eiswürfel gefüllt wurden. Die im Wasser auftretenden Strömungen können im Schattenwurf wie in Abb. 3 gut beobachtet werden (Schlierenbildung).
Die Uni Würzburg bietet hier einen kleinen Film zur Konvektion