Der Heizkörper erzeugt warme Luft, die sich durch Konvektion im Raum verteilt: durch Luftbewegungen wird sie im Zimmer verteilt. Nur wenn der Heizkörper im kälteren Teil des Zimmers am Fenster steht, können diese Luftbewegungen gut entstehen: durch das Aufsteigen von heißer Luft in kalter Luft.
Konvektion?
Konvektion/Wärmeströmung: (Moleküle werden bewegt, sie transportieren die Wärmemenge).
Genauer: Es findet ein Molekültransport in Form von Strömung statt. Wärmeenergie wird übertragen, in dem ein Gas oder eine Flüssigkeit zwischen einem wärmeren und einem kühleren Körper zirkuliert, das heißt hier die wärmerer Luft, schnelleren Moleküle, gelangen an einen Ort kühlerer Luft, langsamerer Moleküle, und geben die mitgebrachte Wärmeenergie an diese ab.
Die warme Luft des Heizkörpers soll möglichst rasch und gut im Zimmer verteilt werden. Dies funktioniert nur, wenn sie die Luft im Zimmer bewegt.
Ein Heizkörper muss also nicht nur warme Luft herstellen, sondern auch ihre Zirkulation.
Heiße Luft steigt nur in kalter Luft auf. Würde der Heizkörper im Zimmerinneren stehen, ist es dort schon relativ warm, und der Unterschied zum warmen Heizkörper gering: hier wird nicht viel aufsteigen.
Die heiße Luft in der Umgebung eines Heizkörpers steigt auf und verteilt sich dadurch die Energie gleichmäsig im Raum. Vergleiche dazu den Artikel zur Unordnung.(Was bedeutet das, dass die Unordnung im Weltall immer größer wird?)
Aber wenn der Heizkörper am Fenster steht, in einer kalten Gegend also, dann kann die warme Luft leicht und gut aufsteigen und die Zirkulation der gesamten Luft im Zimmer “anwerfen”.
Warum steigt nun warme Luft in kalter Luft auf? Weil sie eine geringere Dichte hat. Gegen die Schwerkraft wird sie nach oben steigen.
Weiteres:
Es geht hier im Wesentlichen um die drei Arten der Wärmeübertragung:
Der Heizkörper ist ein Beispiel für die Wärmeübertragung durch Materie: Konvektion. Heißes Material wird transportiert, in Gegenden wo es kalt ist. Ein Heizkörper erwärmt also die Luft in einem Raum.
Die zweite Möglichkeit, ein Zimmer zu erwärmen, ist ein Kachelofen: Wärmestrahlung. Die Wärmeübertragung findet hier in Form einer elektromagnetischen Welle/Strahlung, wie Licht statt. Der Kachelofen strahlt Wärmestrahlung ab, Infrarotstrahlung. Sie trifft auf die Gegenstände im Zimmer und erwärmt sie. Die Luft wird dabei nur in zweiter Linie erwärmt. Ein kalter Raum wirkt gemütlicher, wenn man ihn mit einem Kachelofen einheizt, da die berührten Gegenstände warm sind, nicht die Luft.
Die dritte Möglichkeit etwas zu erwärmen ist der direkter Kontakt: Wärmeleitung.
Wärmeleitung: durch direkten Kontakt wird die Bewegungsenergie von Atomen und Molekülen durch Stöße weitergegeben. Genau: Bei Kontakt Körper verschiedener Temperatur stoßen sich die schnelleren (Luft-)Moleküle des wärmeren Körpers gegen die langseren des kühleren Körpers. Es kommt so zur Energieübertragung, die schnelleren Moleküle(warm) werden langsamer, die langsameren Moleküle(kalt) schneller, bis alle gleich schnell sind. Die Molekülgeschwindigkeiten gleichen sich au und es kommt zum Temperaturausgleich. Dies geschieht zuerst an den Grenzflächen, und durch weitere Stöße auch im Inneren der Körper unterschiedlicher Temperatur bzw. mittlerer Molekülgeschwindigkeit. Durch diese Molekülstöße geht die Energie vom heißeren auf den kälteren Körper über.
Sich zum Beispiel einfach auf die Heizung setzen!
Noch ein Detail
Stichwort: “Schwarzer Strahler”. Eine oft gestellte Frage ist, warum ein Heizkörper weiß ist, wo doch schwarze Gegenstände nicht nur die Wärme besser aufnehmen, sondern auch besser abstrahlen. Dies ist richtig für sehr heiße Gegenstände. Bei den Temperaturen eines Heizkörpers ist seine Farbe ziemlich egal. Es sprechen wohl ästhetische Gründe dafür, ihn weiß zu gestalten.
In der Physik ein idealisierter Körper, der auf ihn treffende elektromagnetische Strahlung bei jeder Wellenlänge vollständig absorbiert. Er ist zugleich eine ideale thermische Strahlungsquelle, die elektromagnetische Strahlung mit einem charakteristischen, nur von der Temperatur abhängigen Wellenspektrumaussendet. (Quelle: Wikipedia: Schwarzer Körper)
Wikipedia Stichworte: Konvektion, Wärmeübertragung
Ich habe mich schon oft gefragt, warum Heizkörper meist am Fenster stehen. Verbraucht man dadurch nicht mehr Heizöl? Gut zu wissen, dass gerade dadurch die nötige Zirkulation entsteht!
Ich frage mich gerade, ob man die selbe Zirkulation starten kann, wenn die Heizkörper nicht am Fenster sind und dafür kleine Propeller die Luft nach oben bringen. Ein bisschen Energieeinsatz für großes Energiesparen?
Ich denke, es wird keine Energie gespart, wenn der Raum derselbe ist. Die notwendige Energie zum Erwärmen der Luft wird bei gleich rascher Luftverteilung nicht weniger sein.