Sensible Wärme

Was ist sensible Wärme?

Um sensible Wärme zu definieren, muss zuerst gesagt werden, dass der Wärmetransfer ein Prozess ist, der in jeder Kühlmethode auftreten kann, bei der ein Energieaustausch stattfindet. Insbesondere bei Kühlsystemen handelt es sich um die Abführung von Wärme aus einer Kammer, um diese auf eine geeignete Temperatur zu bringen. Der Zweck hierfür hängt hauptsächlich von jedem Industriebereich ab: Es kann sich um die Konservierung von Lebensmitteln oder um eine andere Tätigkeit handeln, die mit der Aufrechterhaltung bestimmter idealer Bedingungen innerhalb der Kammer verbunden ist.

Wärme (Q) wird definiert als die Energie, die innerhalb eines Systems von einem Punkt zu einem anderen transportiert wird, und ist eine Variable, die nur durch Temperatur gemessen werden kann. Innerhalb des Wärmebegriffs gibt es jedoch zwei unterschiedliche Definitionen: einerseits die sensible Wärme und andererseits die latente Wärme.

Was ist sensible Wärme?

Sensible Wärme kann als die Wärme definiert werden, die eine Substanz oder ein Körper von einer anderen Substanz oder einem anderen Körper aufnehmen oder abgeben kann, ohne dass es zu Änderungen in seiner Struktur kommt, die zu einem Wechsel seines Aggregatzustands führen würden. Zu den Aggregatzustandsänderungen, die nicht stattfinden können, gehören daher Verdampfung, Kondensation oder Gefrieren. In Bezug auf die abgegebene oder aufgenommene Wärmemenge handelt es sich um eine Variable, die mit dem Druck zusammenhängt, dem die Substanz ausgesetzt ist, und zu diesem Zweck ist der Temperaturreferenzpunkt 0 °C. Wenn der Druck steigt, steigt auch die sensible Wärme, und wenn der Druck sinkt, sinkt auch die sensible Wärme.

Wenn einer Substanz bei einer Temperatur unterhalb ihres Siedepunkts Wärme zugeführt wird, absorbiert die Substanz Wärme und erhöht folglich ihre Temperatur. Wenn das Sieden eintritt, bleibt die Temperatur der Substanz konstant; das bedeutet, dass die Temperaturerhöhung verlangsamt wird und jede weitere Wärmezufuhr die Temperatur nicht weiter erhöht.

Umgekehrt findet dieser Prozess auch statt, wenn Substanzen gekühlt werden, wenn ein Produkt in eine Kühlkammer gestellt wird und während der gesamten Zeit, bis die Gefriertemperatur erreicht ist. Der Gefrierpunkt ist ein Referenzpunkt, an dem die Substanz ihren Aggregatzustand von fest oder flüssig zu gefroren ändert. In diesem Sinne wirkt die Kammer, wenn der Gefrierpunkt erreicht ist, indem sie die sensible Wärme aus der Substanz entzieht, da nach Erreichen des Gefrierpunkts keine weitere Zustandsänderung erfolgt.

Der Begriff latent, der aus dem Lateinischen stammt, bezieht sich hingegen genau auf die „verborgene“ Eigenschaft der Wärme. Tatsächlich bezieht er sich speziell auf die Tatsache, dass trotz der Wärmezufuhr kein Temperaturanstieg wahrgenommen wird. Es tritt jedoch eine Zustandsänderung auf, die beispielsweise von flüssig zu gasförmig erfolgen kann.

Sensible Wärme in Bezug auf Substanzen

Die sensible Wärme ist nicht bei allen Substanzen gleich. Es kann gesagt werden, dass jede Substanz ihre eigene Schmelz- und Verdampfungswärme hat. Dies liegt daran, dass diese Temperaturen mit den spezifischen Eigenschaften ihrer Molekularstruktur zusammenhängen. Ebenso ist für jeden Zustandsänderungsprozess eine unterschiedliche latente Wärme erforderlich. Es gibt daher eine latente Verdampfungs-, Kondensations- oder Schmelzwärme. Zum Beispiel erfolgt bei Wasser der Übergang von fest zu flüssig bei 0 °C, wobei 334 J/kg benötigt werden.

Dies ist die Formel zur Berechnung der sensiblen Wärme

Die Formel zur Berechnung der sensiblen Wärme wird unten angegeben:

Q = m L

In dieser Gleichung steht Q für Wärme, und L ist die latente Wärme der Substanz. Diese Wärme hängt, wie erwähnt, vom Phasenwechseltyp ab. Das m steht für die Masse der Substanz.

Unterschiede zwischen sensibler und latenter Wärme

Eine der einfachsten Möglichkeiten, den Unterschied zwischen sensibler Wärme und latenter Wärme zu definieren, ist die Art und Weise, wie die Verdampfung einer Substanz bei einer bestimmten Temperatur erfolgt. Latente Wärme wird allgemein als die Wärme definiert, die von einer Substanz erzeugt wird, wenn sie ihren Aggregatzustand ändert (z.B. von flüssig zu gasförmig oder von fest zu flüssig). Diese latente Wärme wäre daher eine „verborgene Wärme“, die tatsächlich für den Temperaturzustandswechsel verantwortlich ist. Zum Beispiel, wenn Wasser 100 °C erreicht und von einem flüssigen zu einem gasförmigen Zustand wechselt und seine Temperatur konstant hält. Im Fall von Kühlsystemen erhöhen latente Wärmeeinheiten die Luftfeuchtigkeit eines Raumes, da eine Verdampfung stattfindet.

Sensible Wärme hingegen ist eine „aktuelle“ Temperaturänderung. Mit anderen Worten, es ist, wenn eine Substanz Wärme absorbiert und beispielsweise von 20 °C auf 40 °C steigt. Somit ist der Kühl- oder Wärmetransferprozess der Prozess, der in den meisten Klimaanlagen oder Kühlsystemen auftritt.

Ein Prozess des sensiblen Wärmetransfers findet auch in Kühlräumen statt, weshalb immer Dampfkompressionsmaschinen verwendet werden müssen, um einen Kühlraum zu kühlen. Je höher die Temperatur, bei der die Produkte in der Kammer gelagert werden, desto höher wird der Verbrauch der Kammer sein, da sie ihre „Belastung“ erhöhen muss. Daher ist es in Kühlräumen wichtig, die Temperatur zu überwachen, bei der die Produkte eingeführt werden, da je höher die Temperatur ist, bei der sie eintreten , desto mehr Energie erforderlich ist, um sie abzukühlen in Bezug auf den sensiblen Wärmetransfer von der Substanz zur Umgebung.

Ein klares Beispiel dafür findet sich im Lebensmittelsektor, wo es immer ratsam ist, Lebensmittel vor der Platzierung in einem Kühlsystem abzukühlen. Tatsächlich ist dies der Grund, warum einige Ernten nachts durchgeführt werden oder warum Produkte vor der Kühlung im Schatten gelassen werden, da dies den Energieverbrauch für die Kühlung erheblich reduziert.