Wärmeabgabe Alluminium und Kupfer

[ThomasK_7]

Unkenntnis bei Dir TE,

Wärmeleitfähigkeit = Fähigkeit der Wärmeabgabe je Zeiteinheit

 

[Eon-Deon]

@ThomasK_7
Danke... das ist mal eine Aussage die ich auch verstehe. Kurz, knapp und direkt ohne Umschweife.

Denn ich wusste nicht das die Wärmeleitfähigkeit gleich der Wärmeabgabe ist.

 

[Tschorreck]

Die Wärmeleitfähigkeit Lambda beträgt bei 20°C etwa 384 W/(m*K) bei KUPFER und etwa 204 W/(m*K) bei ALUMINIUM.
Aus Lambda wird weiterhin der Wärmeübergangskoeffizient alpha berechnet, das sei jetzt aber erstmal egal.
Kupfer ist also ein besserer Wärmeleiter, kann seine Wärme also besser an die Luft abgeben, als das Aluminium.

Wie gesagt, ich habe das Gefühl Du liest nicht.

 

[Eon-Deon]

@Ignaz007
Ich bin kein Physiker und auch kein Mathematiker. Es ist 12 Jahre her das ich mein Abi gemacht habe und ich bevorzuge simple Erklärungen.

 

[bensen]

Wärmeleitfähigkeit = Fähigkeit der Wärmeabgabe je Zeiteinheit

Nö.
Wenn ein Körper Wärme abgeben soll, ist der Wärmeübergangskoeffizient und nicht der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient interessant.
Wärmeabgabe und Wärmeleitung ist nicht das gleiche.

Was hier gesucht wird ist der Wärmeübergangskoeffizient von Alu-Luft und Kupfer-Luft.
Die Wärmekapazität ist doch völlig belanglos. Das ist doch nur beim instationären Verhalten beim Start und Abschalten der CPU von Belang.

 

[Tschorreck]

...
Die Wärmeleitfähigkeit Lambda beträgt bei 20°C etwa 384 W/(m*K) bei KUPFER und etwa 204 W/(m*K) bei ALUMINIUM.
Aus Lambda wird weiterhin der Wärmeübergangskoeffizient alpha berechnet, das sei jetzt aber erstmal egal.
...

Lambda (Wärmeleitfähigkeit) wird für die alpha (Wärmeübergangskoeffizient) Berechnung benutzt.
Ansonsten hast Du recht.

 

[M-Z]

Und alpha ist dann proportional abhängig von lambda, oder eher umgekehrt proportional?
Also kann man damit rechnen, dass mit steigender Wärmeleitfähigkeit auch der Wärmeübergangskoeffizient steigt (klingt ja irgendwie logisch ) oder sinkt dieser?

Wenn ihr das noch beweisen würdet wäre glaube ich kein Platz mehr für Widersprüche.

Wobei es ja im Endeffekt beim Thema CPU-Kühler auch n bißchen am Ziel vorbeigeht die reinen Wärmeeigenschaften der Stoffe zu betrachten. Kupfer ist nunmal einfach zu schwer für einen solchen Einsatzzweck. An 'kritischen' Stellen wie zB dem Boden wird es eingesetzt. Aber da in Zeiten der Heatpipes die Lamellen ja nicht mehr direkt an der Bodenplatte sitzen und die Wärme von dort nicht mehr schnell ableiten müssen, ist ihre Wärmeleitfähigkeit relativ irrelevant. Die Heatpipes transportieren die Wärme ja vom Boden mehr oder weniger direkt zu den Lamellen.
Immerhin kann man viel mehr Aluminiumlammellen (und somit Oberfläche) als Kupferlamellen bei gleichbleibendem Gewicht des Kühlers verbauen.
Somit sind, wenn auf das Gewicht geachtet werden muss, Aluminiumlamellen effektiver; auch bei (in gewissem Maße) niedrigerem Wärmeübergangskoeffizient.

Na jedenfalls werden die aktuellen Kühler schon nicht ohne Grund so gebaut wie sie eben gebaut werden. Das Design entstand ja immerhin durch jahrelange Weiterentwicklungen.

Nunja, whatever. Jedenfalls interessantes Thema

 

[Tschorreck]

Und alpha ist dann proportional abhängig von lambda, oder eher umgekehrt proportional?

Proportional

 

[KorDive]

Bei Planet3DNow gibt es jetzt einen schönen Artikel, der genau dieses Thema aufgreift:

Luftkühlung im Detail - Materialien Kupfer & Aluminium

 

[Sirboss]

Hi,
ich versuche es mal Umfassend . Also bei gleichen Körpern bsp. ein Würfel und keiner Wärmezufuhr kühlt der Körper mit der geringeren Wärmekapazität (Speicherfähigkeit von Wärmeenergie) schneller ab. Die Wärmeleitung wiederrum gibt an wie schnell die Wärme innerhalb eines Körpers von A nach B transportiert wird.
Da du aber wissen willst wie die Wärmeabgabe der Körper berechnet wird mußt du dir den Übergang an der Grenzfläche Luft-Körper anschauen. Dort gibt es zwei Effekte die zur Wärmeabgabe beitragen. Zum einen die Abgabe über Wärmestrahlung. Die ist Abhängig von der absoluten Temperatur, dem Emissionsgrad Epsilon und der abstrahlenden Fläche. Wobei Epsilon von der Temperatur, der Oberflächegüte und vom Material abhängig ist. Zum anderen Erfolgt die Wärmeabgabe über die Konvektion. Diese ist abhängig von dem Wärmeübergangskoeffizent, welcher von den umgebenden Medium (Luft) und Strömungsbedigungen abhängt. Desweiteren von der Temperaturdifferenz zu Umgebung. Und letztendlich von der Oberfläche.
Wie du also siehst ist es nicht ganz einfach deine Frage zu beantworden. Nach meiner Meinung würde ich sagen, dass an dieser Stelle der Materialfaktor eher unerheblich ist und die Geometrie der Körper und die Stömungsbedingungen (freie Konvektion oder aktive Strömung) eine entscheidendere Rolle spielt. Natürlich darf man nicht vergessen die Wärme erstmal an die Oberfläche zu bekommen und da ist Kupfer im Vorteil (Wärmeleitung)
PS: Die genauen Formeln findest du z.B. unter Wikipedia.

 

[ThomasK_7]

Also bei gleichen Körpern bsp. ein Würfel und keiner Wärmezufuhr kühlt der Körper mit der geringeren Wärmekapazität (Speicherfähigkeit von Wärmeenergie) schneller ab.

Falsche Verallgemeinerung!

Muss jetzt zum Flieger, sonst hätte ich noch mehr geschrieben. Vielleicht klärt ihn ein anderer auf.

 

[M-Z]

Die Wärmekapazität gibt ja nur an wieviel Wärmeenergie zB ein bestimmtes Volumenelement speichern kann.
Wenn aber zwei Körper gleichen Volumens die gleiche Wärmeenergie aufgenommen haben, spielt die Wärmekapazität keine Rolle mehr beim Abkühlprozess.

Wenn man nen 10L und nen 20L Eimer hat, geht in den zweiten natürlich doppelt soviel Wasser rein. Wenn aber in beiden nur 5L sind und man beide auskippen will, ist es ja irrelevant wieviel Wasser theoretisch reingepasst hätte.

 

[Sirboss]

Falsche Verallgemeinerung!

Stimmt!

Die Wärmekapazität gibt ja nur an wieviel Wärmeenergie zB ein bestimmtes Volumenelement speichern kann.
Wenn aber zwei Körper gleichen Volumens die gleiche Wärmeenergie aufgenommen haben, spielt die Wärmekapazität keine Rolle mehr beim Abkühlprozess.

Auch falsch!

Bei meiner Beschreibung hatte ich vergessen anzugeben, dass die Körper die gleiche Temperatur haben. Und nun zu dem Fehler. Wenn die Körper dasselbe Gewicht haben ist alles richtig. Wenn aber vom gleichen Volumen ausgegangen wird spielt die Dichte auch noch mit rein. Deshalb kann Cu z.B. mehr Wärmeenergie speichern als Alu, obwohl es nur ca. die Hälfte an Wärmekapazität besitzt (bei gleichen Volumen!). Das heißt im Umkehrschluss sogar das der Alublock schneller abkühlt als der aus Kupfer.

 

[M-Z]

Also bei gleichen Körpern bsp. ein Würfel und keiner Wärmezufuhr kühlt der Körper mit der geringeren Wärmekapazität (Speicherfähigkeit von Wärmeenergie) schneller ab

Bei meiner Beschreibung hatte ich vergessen anzugeben, dass die Körper die gleiche Temperatur haben.

Das macht Sinn.

Wenn aber vom gleichen Volumen ausgegangen wird spielt die Dichte auch noch mit rein. Deshalb kann Cu z.B. mehr Wärmeenergie speichern als Alu, obwohl es nur ca. die Hälfte an Wärmekapazität besitzt (bei gleichen Volumen!). Das heißt im Umkehrschluss sogar das der Alublock schneller abkühlt als der aus Kupfer

Das stimmt - vorausgesetzt beide Körper haben wieder die gleiche Temperatur!

Ich bin bei ja meinem Besipiel davon ausgegangen, dass beide Körper die gleiche Menge Wärmeenergie aufgenommen haben. Dann ist die Wärmekapazität und auch die Dichte recht irrelevant.