Beamer, Autos, eine Zeit lang gabs das sogar fuer PCs: Man schaltet ab und es wird weiter gekuehlt. Es wird aber keine Waerme mehr erzeugt, die Temperatur kann also nicht steigen, sondern faellt langsam. Das Kuehlen verringert diesen Zeitraum. Macht das soviel aus? All die genannten Geraete laufen hunderte, tausende oder mehr Stunden bei der Temperatur und nach dem Ausschalten ist das auf einmal zu heiss? ;)
Naja, einfaches Beispiel: Du kochst Nudeln, das Wasser siedet du gibts die Nudeln rein und schaltest den Herd aus und gibst den Deckel auf den Topf, was passiert: Das Wasser kocht über weil der Herd noch weiter wärme abgibt, und diese muss abgeführt werden... (übertragbar auf einen Motor...)
Es gibt eben nicht nur thermische Widerstände, sondern auch Kapazitäten und Induktivitäten.
Lukas B. schrieb: > Naja, einfaches Beispiel: > Du kochst Nudeln, das Wasser siedet du gibts die Nudeln rein und > schaltest den Herd aus und gibst den Deckel auf den Topf, was passiert: > Das Wasser kocht über weil der Herd noch weiter wärme abgibt, und diese > muss abgeführt werden... (übertragbar auf einen Motor...) Wenn ich den Deckel auf den Topf setze, 'blockier' ich ja eine vorher vorhandene Kuehlung - verstehe ich richtig, dass du das mit dem Abschalten der Autokuehlung vergleichst?
Den Induktivitäten ist das noch am ehesten egal, weil die sehr hohe Temperaturen vertragen können. Ich finde es aber auch toll, wenn man alle Bauteile, die durch Temperatur altern, möglichst schnell wieder aus einem "unschönen" Bereich herausbringt. Besonders bei silent-PCs wird das sonst zu einem Problem, wenn der Luftstrom beim Abschalten ausbleibt und der Wärmestau manche Teile noch stärker erwärmt, als sie evtl. luftgekühlt im Betrieb waren. Ich find Netzteile, die die Lüfter noch 1-2 Minuten weiterdrehen lassen gut.
Simon K. schrieb: > Es gibt eben nicht nur thermische Widerstände, sondern auch Kapazitäten > und Induktivitäten. Versteh ich, aber kann ich mir noch nicht richtig vorstellen - kannst du ein konkretes Beispiel liefern?
Elektrolytkondensatoren (AKA Elkos) finden hohe Temperaturen ausgesprochen uncool.
David ... schrieb: > Es wird aber keine Waerme mehr erzeugt, die > Temperatur kann also nicht steigen, sondern faellt langsam. Ich vermute, dass diese Annahme nicht stimmt. Die Temperatur ist so niedrig, WEIL bis zum Ausschalten durch die aktive Kühlung so viel Wärme weggeschafft wurde. Nimm ein frisch gekochtes Ei, welches du unter dem Wasserhahn abschreckst. Wenn das Wasser drüberläuft kannst du das Ei locker mit der Hand festhalten. Sobald du jedoch das Wasser abstellst wirst du feststellen, dass das Ei ziemlich schnell sehr unangenehm zu halten ist, weil es sehr heiß wird. Durch das Abschalten der Kühlung kriegt also die nähere Umgebung der Wärmequelle nen ziemlichen Temperaturschock, die Temperatur STEIGT also.
Michael K-punkt schrieb: > Nimm ein frisch gekochtes Ei, welches du unter dem Wasserhahn > abschreckst. Wenn das Wasser drüberläuft kannst du das Ei locker mit der > Hand festhalten. > Sobald du jedoch das Wasser abstellst wirst du feststellen, dass das Ei > ziemlich schnell sehr unangenehm zu halten ist, weil es sehr heiß wird. Danke, das leuchtet mir ein :) Gut, meine Annahme war wohl falsch...
Ws gibt auch exotherme Vorgänge. Zum Beispiel ist Kaffee exotherm und kann ab 150°C selbstständig ohne Wärmezufuhr anfangen zu brennen.
David ... schrieb: > Macht das soviel aus? All die genannten > Geraete laufen hunderte, tausende oder mehr Stunden bei der Temperatur > und nach dem Ausschalten ist das auf einmal zu heiss? ;) Du vergißt ganz daß Wasser bei 100 Grad anfängt zu kochen. Die Öltemperatur kann bei Vollast locker 130 Grad betragen. Gruß Anja
Anja M. schrieb: > David ... schrieb: >> Macht das soviel aus? All die genannten >> Geraete laufen hunderte, tausende oder mehr Stunden bei der Temperatur >> und nach dem Ausschalten ist das auf einmal zu heiss? ;) > > Du vergißt ganz daß Wasser bei 100 Grad anfängt zu kochen. Die > Öltemperatur kann bei Vollast locker 130 Grad betragen. Auch ein Punkt, stimmt...
Ben _ schrieb: > Elektrolytkondensatoren (AKA Elkos) finden hohe Temperaturen > ausgesprochen uncool. Äh nein, das habe ich nicht gemeint. http://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmekapazit%C3%A4t
Anja M. schrieb: > Du vergißt ganz daß Wasser bei 100 Grad anfängt zu kochen. Die > Öltemperatur kann bei Vollast locker 130 Grad betragen. Das Wasser im Auto kocht bei 100°C noch nicht!
> Du vergißt ganz daß Wasser bei 100 Grad anfängt zu kochen. Die > Öltemperatur kann bei Vollast locker 130 Grad betragen. Das kannste genauso schnell vergessen, der Kühlkreislauf beim Auto steht unter Druck. Deswegen fliegt Dir das kochende Wasser auch in die Fresse wenn Du bei heißem Motor den Kühlwasserbehälter aufschraubst.
Wenn du ein Kühlsystem abschaltest, auch wenn keine Energie nachgeliefert wird muss die aktuell vorhandene Wärme abtransportiert und an die Umgebung abgegeben werden. Weil der Wärmetransport ohne Kühlsystem wesendlich langsamer ist ensteht an der Wärmequelle ein Hotspot und das kann z.B. einem Kfz-Motorblock verziehen oder einen Prozessor killen.
Einen Prozessor killt das wohl eher nicht. Die thermische Leistungsabgabe entsteht bei einem Prozessor genau da wo's kritisch ist und wird direkt mit dem Abschalten des PCs beendet. Da der Kühler niemals so heiß ist wie der Prozessorkern - und deutlich größer - wird dieser die Restwärme des Kerns sehr schnell aufnehmen. Beim Auto ist das vom Thema am meisten betroffene Teil wohl zweifelsohne der Turbolader. Den Wagen ein paar Ausfahrten über die Autobahn treten, dann direkt vom Gas und 30 Sekunden später im Rasthof den Motor abzustellen ist wohl die einfachste Möglichkeit, das Ding zu töten. Mit dem Abstellen des Motors kommt der kühlende Ölkreislauf zum Erliegen und damit verbrennt das Öl in dem mitunter noch rotglühend heißen Teil. Die Rückstände davon anstelle der Schmierwirkung sind dann der Tod für Wellenlager und Dichtringe.
Simon K. schrieb: > Es gibt eben nicht nur thermische Widerstände, sondern auch Kapazitäten > und Induktivitäten. Thermische Widerstände und Kapazitäten kennen wohl die Meisten. Von thermischen Induktivitäten habe ich noch nie etwas gehört. Kannst du Beispiele geben?
Angehängte Dateien:
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waerme.png
37 KB
Michael K-punkt schrieb: > Nimm ein frisch gekochtes Ei, welches du unter dem Wasserhahn > abschreckst. Wenn das Wasser drüberläuft kannst du das Ei locker mit der > Hand festhalten. > Sobald du jedoch das Wasser abstellst wirst du feststellen, dass das Ei > ziemlich schnell sehr unangenehm zu halten ist, weil es sehr heiß wird. Das ist eine sehr gute Erklärung, die man leicht nachvollziehen und wo man am eigenen Leib verspüren kann, was Wärmekapazität und Wärmewider- stand bedeuten. Weil ich besser elektrisch als thermisch denken kann, transferiere ich solche und ähnliche Problemstellungen gerne auch in eine elektrische Schaltung. Jede thermische Größe oder Komponente hat ein elektrisches Pendant. Hier sind die wichtigsten zusammengefasst: thermisch elektrisch Temperatur Spannung Wärmeleistung Strom Wärmequelle Stromquelle Wärmespeicher Kondensator Wärmekapazität Kapazität Wärmewiderstand Widerstand direkte Wärmekopplung Leitung Das Ei ist ein Wärmespeicher (Kondensator), der beim Kochen auf eine gewissen Temperatur (Spannung) aufgeladen wird. Es hat einen internen Wärmewiderstand. Diesem in Reihe geschaltet ist der Wärmewiderstand des fließenden Wassers. Beide Widerstände bilden einen "Temperaturteiler" (Spannungsteiler). Weil der Wärmewiderstand des Wasserstrahls sehr viel geringer als der des Eis ist, ist die Temperatur (Spannung) am Knoten- punkt niedrig. Anders verhält es sich, wenn man das Ei ohne fließendes Wasser direkt mit der Hand anfasst. Die Hand hat einen hohen Wärmewider- stand, so dass die Temperatur (Spannungsabfall) entsprechend höher ist. Und das, obwohl dem Ei keine neue Energie zugeführt wird. Solche Wärmeflüsse kann man auch schön in Spice simulieren. Ich habe mal ein Beispiel angehängt. Die Ströme und Spannungen sind so skaliert, dass 1 V der Temperatur 1 °C, 1 A der Wärmeleistung 1 W, 1 Ω dem Wärmewider- stand 1 K/W und 1 F der Wärmekapazität 1 J/K entspricht. Links im Bild ist eine Wärmequelle mit 100 W, einer internen Wärmekapa- zität von 10 J/K und einem Wärmewiderstand von 0,2 K/W zu sehen. Sie ist über einen Wärmewiderstand von 0,5 K/W an die Kühlung angekoppelt, die aus einer schwachen passiven Kühlung (Rth-passiv) und einem zuschaltba- ren Lüfter (Rth_Lüfter) besteht. Die Wärme, die nicht durch das Kühl- system abgeführt wird, muss über die Gehäusewand nach außen gelangen. Auch dieses hat eine Wärmekapazität (Cth-Gehäuse) und jeweils einen Wärmewiderstand nach innen und nach außen (Rth-Geh1 und Rth-Geh2). Alle Wärme gelangt letztendlich in die Umgebung, deren Temperatur 25 °C beträgt. Das Gehäuse sei aus Kunststoff und deswegen temperaturempfindlich. Die Temperatur wird deswegen an der Gehäuseinnenseite (Temp-Geh1a) und im Innern der Gehäusewand (Temp_Geh1b) gemessen. Zu Beginn ist das System ausgeschaltet und alle Komponenten liegen auf der Umgebungstemperatur von 25 °C. Nach 100 s wird die Wärmequelle zusammen mit dem Lüfter für 400 s eingeschaltet. Die Temperaturen im Kern der Wärmequelle steigt dabei auf 114°C (nicht im Diagramm darge- stellt), am Gehäuse verbleiben noch 44 °C bzw. 35 °C. Zum Zeitpunkt 500 s wird die Wärmequelle ausgeschaltet. Der Lüfter wird ebenfalls ausgeschaltet (grüne Kurven) oder eingeschaltet gelassen (rote Kurven). Läuft der Lüfter weiter, fallen die Temperaturen genauso schnell wieder auf die Umgebungstemperatur, wie sie anfangs beim Einschalten auf die Maximaltemperatur gestiegen sind. Wird der Lüfter hingegen ausgeschal- tet, steigt die Temperatur an der Innenseite schnell auf 101 °C, und selbst im Innern der Gehäusewand sind noch 52 °C zu messen. Durch die fehlende aktive Kühlung fallen diese Temperaturen auch nur langsam. Das Ganze ist natürlich vereinfacht dargestellt. Für eine bessere Model- lierung müsste man bspw. an mehreren Stellen zusätzliche Wärmekapazitä- ten vorsehen, was die Sache aber unübersichtlich gemacht hätte. Alexander Schmidt schrieb: > Von thermischen Induktivitäten habe ich noch nie etwas gehört. Kannst > du Beispiele geben? Das würde mich auch interessieren.
Alexander Schmidt schrieb: > Simon K. schrieb: >> Es gibt eben nicht nur thermische Widerstände, sondern auch Kapazitäten >> und Induktivitäten. > > Thermische Widerstände und Kapazitäten kennen wohl die Meisten. Von > thermischen Induktivitäten habe ich noch nie etwas gehört. Kannst du > Beispiele geben? Hmm leider nicht. War wohl ein Schnellschuss meinerseits. Wie siehts aus mit einem thermischen Memristor? ;-) Danke an Yalu. Das erinnert mich an ein Praktikum vor ein paar Jahren an der FH. Sehr, sehr interessant sowas. In vielen Bauteilen ist sogar im Datenblatt ein thermisches Ersatzschaldbild mit Widerständen und Kondensatoren angegeben.
Danke an Yalu für die hervorragende Erklärung und das anschauliche Spice-Modell. Auch die Gegenüberstellung von thermischen und elektrischen Bauteilen dürfte für einige neu sein und ist gut gelungen.
muss der strom nicht als enthalpiestrom (und nicht als wärmestrom) betrachtet werden, da sonst die spannung im Kondensator mit E=U²*C/2 nicht dem Modell E=T*C entspricht? sg Clemens
Clemens S. schrieb: > muss der strom nicht als enthalpiestrom (und nicht als wärmestrom) > betrachtet werden, da sonst die spannung im Kondensator mit E=U²*C/2 > nicht dem Modell E=T*C entspricht? Ich hätte in die obige Vergleichsliste noch eine weitere Größe aufnehmen sollen, nämlich die Wärmeenergie. Hiermit sei's getan: > thermisch elektrisch > > Temperatur Spannung > Wärmeleistung Strom > Wärmequelle Stromquelle > Wärmespeicher Kondensator > Wärmekapazität Kapazität > Wärmewiderstand Widerstand > direkte Wärmekopplung Leitung Wärmeenergie Ladung Also: E = T·Cth Q = U·C Da die Temperatur der Spannung entspricht und die Wärmekapazität der elektrischen Kapazität, wird die Sache wieder rund. Die elektrische Energie und Leistung haben IMHO auf thermischer Seite keinen bedeutungsvollen Gegenpart.
Alles wo keine ( reaktive ) Chemie drin ist, braucht nicht nachgekühlt werden. Im Betrieb hat z.B. ein Prozessorkern die max. Temperatur. Wenn kein Strom mehr kommt wird er ab diesem Zeitpunkt nur noch kühler. Wie lange das dauert ist doch egal, denn er war vorher ja auch Stundenlang auf Tmax. Ich kühle meinen Toaster ja auch nicht aktiv nach, wenn das Frühstück vorbei ist...
Stefan M. schrieb: > Alles wo keine ( reaktive ) Chemie drin ist, braucht nicht nachgekühlt > werden. Ist in einem Turbolader etwa reaktive Chemie drin? Das ist völliger Schmarrn, wie du ein paar Posts über dir eindrucksvoll simuliert sehen kannst.
Stefan M. schrieb: > Im Betrieb hat z.B. ein Prozessorkern die max. Temperatur. Wenn kein > Strom mehr kommt wird er ab diesem Zeitpunkt nur noch kühler. Die Temperatur der Wärmequelle selbst steigt nicht, aber diejenige anderer Komponenten evtl. schon.
Hallo Yalu, Sehr schöne Beschreibung. Wäre das nicht etwas für das Wiki? Würde Deiner Ansicht nach die Induktivität in der Vergleichsliste auch noch Sinn machen? Jetzt fehlen eigentlich nur noch thermische Transistoren. Man könnte dann zum Beispiel einen thermischen Audioverstärker aufbauen. ;) lg
Jonny Obivan schrieb: > Jetzt fehlen eigentlich nur noch thermische Transistoren. Gibts an jedem Heizkörper.
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