Was ist Wärmebilanz?
Ein Wärmehaushalt wird erreicht, wenn die in ein System eintretende Wärmemenge der aus dem System austretenden Wärmemenge entspricht. Die Gesamttemperatur eines Systems im Wärmehaushalt bleibt über die Zeit stabil. In einigen Fällen kann stattdessen der Begriff Energiebilanz verwendet werden. Systeme in den Bereichen Biologie, Geologie, Herstellung und Konstruktion von Raumfahrzeugen müssen häufig auf stabilen Temperaturen gehalten werden, um ordnungsgemäß zu funktionieren.
Zur Homöostase bei Tieren gehört das Konzept, die Innentemperatur des Tieres relativ stabil zu halten. Bei vielen Organismen, einschließlich Säugetieren und Vögeln, muss die im Organismus vorhandene Wärmemenge konstant bleiben, da bereits geringe Wärmeschwankungen zum Absterben des Organismus führen können. Tiere verlieren Wärme durch ihre Haut und erzeugen Wärme durch ihren Stoffwechsel, um steigende und fallende Außentemperaturen auszugleichen. Wenn die vom Tier abgestrahlte Wärmemenge und die vom Tier erzeugte oder absorbierte Wärmemenge relativ gleich sind, befindet sich dieses Tier in einem Wärmeausgleichszustand.
In der Geologie bezieht sich der Begriff Wärmebilanz auf die Wärmemenge, die von einem ganzen Planeten aufgenommen und abgegeben wird. Ein Planet wird durch die Sonne und in geringem Maße durch die Freisetzung von Magma aus dem Planetenkern erwärmt. Der Planet strahlt einen Teil dieser Wärme zurück in den Weltraum. Wärmebilanz ist geologisch gesehen ein wichtiges Konzept, denn wenn sich der Planet in Bezug auf Wärme nicht in einem relativen Gleichgewicht befindet, können die Durchschnittstemperaturen steigen oder fallen, was entweder zu einer globalen Erwärmung oder zu einer globalen Abkühlung führt. Selbst eine geringfügige Änderung des Wärmehaushalts eines Planeten kann sich auf die Organismen auswirken, die auf dem Planeten leben.
Die Wärmebilanz ist ein wichtiges technisches Konzept, da viele Maschinen nur innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs laufen. Geräte, die als Kühlkörper bezeichnet werden, tragen dazu bei, überschüssige Wärme von elektrischen Bauteilen abzustrahlen, damit die Maschinen eine stabile Temperatur aufrechterhalten können. Ebenso müssen Raumfahrzeuge relativ stabile Temperaturen aufrechterhalten, sind jedoch mehr Wärme ausgesetzt, wenn sie sich zu einer Wärmequelle wie der Sonne oder einem Planeten bewegen. Das Design dieser Fahrzeuge mit anpassungsfähigen Wärmeausgleichssystemen ermöglicht es ihnen, auf ihrem Weg durch den Weltraum weiterhin zu funktionieren.
Wenn Ingenieure Fabriken konstruieren, muss der Wärmehaushalt der Fabrik berücksichtigt werden. In vielen Fällen wird Wärme in Form von Rauch oder Dampf aus einer Fabrik abgegeben. Dadurch kann Energie verschwendet werden, die die Fabrik recyceln könnte, wodurch die Betriebskosten gesenkt werden. Eine Fabrik mit einer guten Wärmebilanz nutzt den größten Teil der zusätzlichen Wärme, die sie erzeugt.