Wikipedia:Redaktion Physik/Qualitätssicherung/Archiv/2023/Juli

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Wärmeleitung

Im Artikel ist erklärt, warum die Wärmeleitung in Gasen druckunabhängig ist. Es fehlt aber die Erklärung für den Dewargefäßeffekt, daß nämlich die Wärmeleitung stark abnimmt, wenn der Druck so niedrig wird, daß die mittlere freie Weglänge größer als der Abstand der Gefäßwände ist. (Dieser Verständnismangel zieht sich dann auch bis in Artikel wie Isolierkanne hinein durch.) --77.10.176.201 20:09, 23. Jul. 2023 (CEST)

Du hast vollkommen Recht. Sei mutig (wp:SM) und ändere es! --Pyrrhocorax (Diskussion) 20:23, 23. Jul. 2023 (CEST)
Wie lautet denn die richtige Erklärung (und warum gilt die angegebene Formel überhaupt - hergeleitet wird die nämlich nicht)? --77.10.176.201 21:18, 23. Jul. 2023 (CEST)
Die Antwort kannst du dir vielleicht aus der Tabelle (Druckbereich, mittlere freie Weglänge) selbst finden. - Die Formeln gelten nicht mehr, wenn die freie Weglänge die Größe der Distanz zwischen den Wandungen erreicht. --ArchibaldWagner (Diskussion) 22:01, 23. Jul. 2023 (CEST)
Beantwortet die Frage nach dem Warum in keiner Weise. Fall 1: Im Volumen befindet sich ein einziges hartes Kügelchen, das ständig erratisch mit unterschiedlich warmen Wandbereichen kollidiert. Fall 2: Da sind so viele Teilchen drin, daß die das zwar auch tun, aber zusätzlich noch ständig "im freien Raum" miteinander kollidieren. Und die beiden Fälle haben jetzt welche unterschiedlichen Konsequenzen auf die Wärmeleitung? Wenn Du es erklären kannst, schreib's in den Artikel. Was macht ein Molekül bei einem Stoß mit der Wand überhaupt? Idee 1: Die Wand ist "unendlich schwer", es wird elastisch reflektiert und ändert seine Energie überhaupt nicht, nur seine Impulsrichtung. Idee 2: Es wechselwirkt mit Phononen im Festkörper und nimmt im Mittel die Wandtemperatur an, d. h. schnelle Moleküle werden im Mittel abgebremst und geben Energie ab, bei langsamen ist es umgekehrt. Dadurch wird Wärme von warmen zu kalten Wandstellen transportiert, und zwar effektiver, als wenn die unterwegs noch mit anderen Molekülen kollidieren. Andererseits: je weniger Moleküle vorhanden sind, umso seltener sind Stöße, und umso geringer ist die Wärmeleitung. - So, und was stimmt nun? -- Bastelidee: Wenn es auf das Verhältnis von freier Weglänge zu Wandabstand ankommt, dann füllen wir das Volumen doch einfach mit ganz feinem Staub. Der "Wandabstand" in den ganz feinen Poren ist dann sehr klein (Konvektion ist dann ohnehin unterbunden), da braucht man gar kein so hohes Vakuum (oder gar keines) mehr, weil bereits größere freie Weglängen die Bedingung erfüllen. - Funktioniert nicht? Warum nicht? --77.10.176.201 23:45, 23. Jul. 2023 (CEST)
Werte IP, ich habe hier keine Lust, mit Dir private Theoriefindung zu treiben. In dem Lemma wird ein Einzelnachweis, tec-science: "Wärmeleitfähigkeit von Gasen" angegeben. Dort steht: »Dass die Wärmeleitfähigkeit nicht vom Druck abhängt, gilt nur solange die mittlere freie Weglänge sehr viel kleiner als das Volumen ist, in dem sich das Gas befindet. Verringert man in einem Gefäß den Druck bzw. die Teilchendichte mehr und mehr, dann stoßen die Teilchen nicht mehr untereinander zusammen, sondern davor mit den Gefäßwänden. Bei sehr geringen Drücken ist also die mittlere freie Weglänge durch die Dimension des Gefäßes bestimmt und nicht mehr durch den freien Weg zwischen zwei Teilchenstößen. ... Die mittlere freie Weglänge entspricht in diesen Fällen der Abmessung δ des Volumens (z.B. Porenduchmesser oder Spaltabstand) und ist somit eine konstante Größe. In diesem Fall ist die mittlere freie Weglänge also nicht mehr von der Teilchendichte abhängig, sondern es gilt: l≈δ=konstant. Mit der mittleren freien Weglänge als Konstante, besagt Gleichung () dann eine Verringerung der Wärmeleitfähigkeit mit geringer werdender Teilchendichte! ....«. Wenn Du was für die Verbesserung des Artikels tun willst, fügst Du dort noch diese belegbare Begründung ein mit einem entsprechenden Hinweis auf den schon im Artikel erwähnten Einzelnachweis. --ArchibaldWagner (Diskussion) 10:15, 24. Jul. 2023 (CEST)
Nachtrag: Im Lemma sollte neben der Internetquelle, als Einzelnachweis direkt auf bekannte Lehrbücher verwiesen werden, z.B:
  • der gute alte Pohl Mechanik, Akustik, Wärmelehre § 187 "Die Transportvorgänge in Gasen und ihre Unabhängigkeit vom Druck" (Aufl. 1964),
  • Gerthsen/Meschede (20. Aufl.) Kap 5-4 Wärmeleitungdiffusion 5.4.6 Transportphänomene S 241 Mit explizitem Hinweis auf Dewar-Gefäße.
  • Feynman Lectures I-43 Diffusion insbesondere den Abschnitt 43-6 "Thermal conductivity"
--ArchibaldWagner (Diskussion) 10:40, 24. Jul. 2023 (CEST)
Du scheinst ein etwas merkwürdiges Verständnis von Funktion und Benutzung einer Online-Enzyklopädie zu haben. --77.6.48.62 23:09, 24. Jul. 2023 (CEST)
Archivierung dieses Abschnittes wurde gewünscht von --ArchibaldWagner (Diskussion) 13:59, 26. Jul. 2023 (CEST), Ist inzwischen im Artikel korrigiert.
Naja. Das mag ja alles richtig sein, was da jetzt in dem Abschnitt steht, und es ist sicherlich auch durch Herleitungen in den vier angegebenen Quellen belegt. Ich finde es aber für eine Enzyklopädie trotzdem ein bißchen dünn. Da reicht es nicht, wenn da eine Formel "hingeknallt" wird mit einem apodiktischen "Isso". (Wobei es für den Feinvakuumbereich nicht mal eine Formel gibt.) Wer liest den Artikel denn? Sicherlich nicht diejenigen, die solche Physikbücher im Regal haben, sondern mehr oder weniger interessierte Laien. Und die fragen logischerweise "warum". Die dargestellte summarische Zusammenfassung der Ergebnisse leitet sich aus der kinetischen Gastheorie ab, ja. Und wie? Ist denn eine Darstellung der Herleitung wirklich so schwierig? --95.112.114.150 01:28, 28. Jul. 2023 (CEST)
Werte IP: vielleicht kennst Du diese Seiten noch nicht:
--ArchibaldWagner (Diskussion)
Sicher gibt es Fachliteratur, Spezialisten, die sich damit auskennen und entsprechenden Zugriff auf Fachliteratur haben, können und dürfen den Artikel erweitern und informativer gestalten, die Aussagen, wie auch Herleitungen müssen aber mit zuverlässigen Quellen belegt werden. Die im Artikel angegebene Formel liefert etwa für Argon nur ungefähre Werte, siehe hierzu Stierstadt "Thermodynamik für das Bachelorstudium!" (2018) Kap. 14.3 Wärmeleitung, u.a. weil die Formel von Mittelwerten ausgeht und nicht über die Verteilungen integeriert. Raum für Verbesserung ist also auch hier, wie Du selbst bemerkst, reichlich vorhanden, das streitet hier keiner ab. ArchibaldWagner (Diskussion) 12:25, 28. Jul. 2023 (CEST)
Noch eine Bemerkungen zu Herleitungen von Formeln hier in physikalischen Artikeln der Wikpedia; rein algebraische Herleitungen greifen zu kurz, es gehört auch eine gute Erklärung des dahinter stehenden physikalischen Modells dazu, inklusive der Grenzen seines Anwendungsbereichs. In Lehrbüchern ist meist eine mehr oder wenige gute Herleitung zu finden; es dürfte hier nicht so leicht sein, die Qualität der Darstellung in guten Lehrbüchern zu erreichen. Ja wer sachverständig ist und gut sicher formulieren kann, darf die Wikipedia-Artikel gerne damit bereichern, wenn der benötigte Darstellungsraum überschaubar bleibt und das Modell durch Quellen belegt wird; man unterschätze aber nicht die Zeit, die man dafür braucht. Man sollte auch festhalten, dass es ausgezeichnete, über das Internet freiverfügbare Darstellungen gibt, die sich schon Zeit Jahrzehnten bewährt haben, in diesem Falle etwa die im Artikel erwähnte Darstellung in den Feynman-Lectures. --ArchibaldWagner (Diskussion) 14:22, 28. Jul. 2023 (CEST)
Ja, die Herleitungen bzw. Erklärungen stehen, natürlich, in den gängigen Lehrbüchern (und insofern ist mitnichten das Rad neu zu erfinden), und es der selbstverständliche Anspruch einer Enzyklopädie, diese Erläuterungen und Begründungen knapp zusammengefaßt wiederzugeben. Was gibt es da überhaupt zu diskutieren? Das ist einfach selbstverständlich und wird in den meisten naturwissenschaftlichen Artikeln auch so gehandhabt. An dieser Stelle ist nur eines zu tun: festzustellen, daß das fehlt. Das ist einfach so, da gibt es nichts zu beschönigen. --95.112.12.159 00:09, 29. Jul. 2023 (CEST)
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