Wenn ich mehrere verschiedene Elektroheizungen habe. Angenommen, eine hat Spulen, die sich erwärmen, eine ist ein Heizlüfter und eine andere ist eine Ölheizung, in der das Öl intern durch elektrische Spulen erhitzt wird (sie werden alle elektrisch betrieben und an das Stromnetz angeschlossen). Wenn diese Heizungen alle Spezifikationen von 2000 W aufweisen und davon ausgehen, dass sie alle wirklich 2000 W Leistung verbrauchen, liefern sie dann die gleiche Wärmemenge an den Raum?
Wenn Sie die Heizungen einschalten, müssen sich natürlich die Geräte selbst aufwärmen, aber wenn alle eine stabile Temperatur erreicht haben, liefern sie die gleiche Wärmemenge?
Der Energieerhaltungssatz impliziert "Ja". Es sei denn, ich übersehe etwas.
und unter der Annahme, dass sie alle wirklich 2000 W Leistung verbrauchen
Das ist die entscheidende Annahme. Wenn beide eine Wirkleistung von 2000 W haben, bedeutet dies, dass 2000 W Wärme in die Drähte eingebracht werden und dann (unter Annahme der Stationarität der Temperatur des Heizers) diese Wärme die Drähte verlässt und in die Umgebung des Heizers gelangt.
Gleiche Wärmezufuhr pro Zeiteinheit bedeutet jedoch nicht gleiche Wirkung auf die Durchschnittstemperatur oder gleiche Betriebseffizienz. Größere Heizgeräte mit größerer Austauschfläche arbeiten bei niedrigeren Temperaturen und erwärmen die Luft gleichmäßiger schneller (aufgrund von Energieverlusten aus dem Raum). Dies kann effizienter sein, wenn wir überall so schnell wie möglich die gleiche Temperatur erreichen wollen, oder weniger effizient, wenn wir nur unsere gefrorenen Beine erwärmen wollen.
Auch wenn auf zwei Heizungen 2000 W drauf stehen, bedeutet das in der Praxis nicht, dass der tatsächliche Verbrauch immer 2000 W beträgt. Wenn beispielsweise die wärmeerzeugenden Drähte heißer werden, steigt ihr ohmscher Widerstand, sodass der Effektivwert des Stroms abnehmen und die Wirkleistung ebenfalls abnehmen sollte. Die einzige Möglichkeit, den Verbrauch der Heizung zu ermitteln, besteht darin, ihn mit einem Wattmeter zu messen.
Einige Heizgeräte sind eher auf Infrarot ausgerichtet (rot leuchtende Spulen) und diese können mehr Wärme an die Wände des Raums statt direkt an die Luft senden, was unerwünscht sein kann. Auch eine Wärmepumpe ist ein Beispiel, bei dem 2000 Watt Energie mehr als 2000 Watt Wärme erzeugen können, Wärmepumpen benötigen außerhalb des Raums Zugang zu einer Wärmequelle (wie Rohre im Boden).
Lassen Sie uns über einen Konvektionsstrom sprechen . Bei einem Heizgerät mit großer Oberfläche ist die Konvektion von dieser Oberfläche zur kälteren Umgebung größer als bei einem Heizgerät mit kleinerer Oberfläche.
Bedeutet dies, dass eine Heizung mit größerer Oberfläche einen Raum schneller aufheizt? Bei elektrischen Heizungen ist das nicht der Fall. Tatsächlich heizt ein Heizgerät mit einer kleineren Oberfläche den Raum stärker als ein Heizgerät mit einer größeren Oberfläche. Um dies zu verstehen, muss man bedenken, dass das Ohmsche Gesetz für elektrisch leitende Materialien nur für kleine Temperaturänderungen nahezu linear ist . Der elektrische Widerstand wächst mit höherer Temperatur. Dadurch wird ein Heizgerät mit einer kleineren Oberfläche einen Raum stärker erwärmen als ein größeres Heizgerät.
Aber das ist nicht die volle Wahrheit. Wenn man eine Heizvorrichtung aus halbleitendem Material herstellt – und das ist wirklich möglich – ändert sich der Widerstand bei höherer Temperatur zu einem niedrigeren Betrag. Daher heizt ein größerer Heizkörper mit Halbleiterheizgerät den Raum besser auf als ein Heizkörper mit kleinerer Oberfläche.
Ich bin mir nicht sicher, ob das alles Einflüsse sind :-).
Ok, es gibt noch einen Moment. Wenn die Stromquelle (z. B. ein Kraftwerk) im Verhältnis zum Stromverbraucher (der elektrischen Heizung) wirklich groß ist, ist alles oben Gesagte in Ordnung. Wenn die Stromquelle klein ist (z. B. ein Autoakku), haben in dem Moment, in dem der Akku erschöpft ist, beide Heizungen die gleiche Wärmemenge an den Raum abgegeben. Aber verschiedene Heizungen erreichten diesen Moment zu unterschiedlichen Zeiten.
Hat noch jemand eine Idee?
Wenn diese Heizungen alle Spezifikationen von 2000 W aufweisen und davon ausgehen, dass sie alle wirklich 2000 W Leistung verbrauchen, liefern sie dann die gleiche Wärmemenge an den Raum?
Die Spezifikationen zeichnen also nicht das vollständige Bild. In Wirklichkeit ändert sich der Stromverbrauch unter Temperatureinfluss (ein wenig).
Tief
Holger Fiedler
Cort Ammon
Physik