Erster Schnee und Wärmekapazität

Heute, am 26. Nov. 2010, hat es zum ersten Mal in diesem Herbst bei mir in Linz geschneit. Als ich am Abend noch mit unserem Hund draußen war, ist mir die ungleichmäßige Schneebedeckung aufgefallen. An manchen Stellen ist der Schnee schon liegengeblieben, an anderen noch nicht. Ein Teil der Gegenstände und Bereiche des Bodens kühlen schneller aus, andere langsamer. Das liegt an der Wärmekapazität und der Wärmeleitfähigkeit der Körper, hängt aber auch von deren Größe ab. Die folgenden Abbildungen zeigen einige Beispiele.

Auf den Blättern der Sträucher und auf dem Laub am Boden liegt der Schnee bereits, da diese schon ausgekühlt sind, der Boden selbst ist noch warm.

Der Gehsteig wurde vor einigen Tagen aufgegraben um ein Wasserleitungsrohr zu reparieren. Der Bereich mit dem neuen Untergrund und der frischen Asphaltschicht hat eine andere Wärmekapazität oder eine bessere Isolierung, sodass die Oberfläche schneller ausgekühlt ist und der Schnee dort schon liegt.

Die unterschiedlichen Bereiche der Motorhaube kühlen verschieden schnell aus. Die Verstrebungen unter dem Blech sind dicker, haben eine größere Wärmekapazität und sind noch nicht so weit abgekühlt, dass der Schnee liegen bleibt Das dünnere Blech dazwischen ist schon abgekühlt und mit Schnee bedeckt.

Je größer die Wärmekapazität, das ist die Wärmemenge, die pro Temperatureinheit gespeichert wird, umso länger braucht ein Körper bis er auf eine bestimmte Temperatur abkühlt.

Wenn die Wärmeleitfähigkeit sehr niedrig ist, so kann die Oberfläche schon abgekühlt, das Innere aber noch warm sein – das ist gute Isolierung. Bei großer Wärmeleitfähigkeit ist die Oberfläche nicht viel kälter als das Innere. Die Oberfläche bleibt so lange warm, bis der Körper zur Gänze abgekühlt ist.

Aber auch die Größe der Fläche mit der ein Körper die Wärme abgeben kann spielt eine entsprechende Rolle; und da geht auch die Gesamtgröße der Körper ein. Je größer ein Gegenstand ist, umso größer sind im Allgemeinen sein Volumen und seine Oberfläche. Aber das Volumen nimmt mit der Größe schneller zu, die Oberfläche langsamer und daher gibt ein großer Körper die Wärme langsamer ab, da dies nur über die Oberfläche geht. In der Physik bezeichnet man so ein größenabhängiges Verhalten mit Skalierungsverhalten oder als Skalierungsgesetz.

Auf den Fotos sind einige mehr oder weniger große weiße Punkte zu sehen. Es sind dies die Schneeflocken in der Luft, die das Licht des Fotoblitzes reflektieren. Je näher die Schneeflocken sind umso größer und heller erscheinen sie.