Wärmeübertragung: Leitung, Konvektion, Strahlung, Verdunstung

Wärme ist die Bewegungsenergie der kleinsten Teilchen. In einem warmen Gegenstand zittern die Teilchen heftiger als in einem kalten. Berühren sich zwei Stoffe, stoßen die schnellen Teilchen die langsamen an und geben dabei Energie ab – das ist Wärmeleitung. Wie gut ein Stoff leitet, ist sehr unterschiedlich: Metall und Stein leiten gut, Wasser ebenfalls deutlich besser als Luft, ruhende Luft dagegen sehr schlecht.

Bei der Konvektion bewegt sich der Stoff selbst. Luft, die deine Haut erwärmt hat, wird leichter und steigt auf oder wird vom Wind fortgeweht; kalte Luft rückt nach und muss erneut erwärmt werden. Bei der Strahlung braucht es gar keinen Kontakt: Jeder Gegenstand sendet unsichtbares Infrarotlicht aus, umso mehr, je wärmer er ist. So wärmt die Sonne die Erde durch den leeren Weltraum, und so spürst du die Hitze eines Lagerfeuers im Gesicht.

Die Verdunstung ist ein Sonderfall: Damit flüssiges Wasser zu Dampf wird, braucht es viel Energie. Diese Energie holt sich das Wasser von der Oberfläche, auf der es liegt – von deiner Haut oder deiner Kleidung. Deshalb kühlt Schweiß, und deshalb frierst du in nasser Kleidung so schnell. Auch jeder Atemzug kostet etwas Wärme und Feuchtigkeit, besonders in kalter, trockener Luft.

Im echten Leben laufen fast immer mehrere Wege gleichzeitig. Wer im Wind auf einem Stein sitzt und eine verschwitzte Jacke trägt, verliert Wärme durch Leitung, Konvektion und Verdunstung zugleich. Eine gute Lösung schließt deshalb mehrere Türen auf einmal, statt nur eine einzige besonders gut.

Der Boden wird am häufigsten vergessen. Ein dicker Schlafsack hilft wenig, wenn du ohne Unterlage auf kaltem, feuchtem Boden liegst, denn die Füllung wird unter deinem Gewicht zusammengedrückt und hält dann kaum noch Luft. Isomatten, trockenes Laub in dicker Schicht oder ein Rucksack als Sitzunterlage unterbrechen die Leitung.

Die Rettungsdecke ist ein gutes Beispiel für die Grenzen eines einzelnen Mittels. Sie wirft Wärmestrahlung zurück und hält Wind ab, aber sie isoliert kaum gegen Leitung, weil sie dünn ist. Am besten wirkt sie in Kombination mit einer Unterlage, trockener Kleidung und einem Windschutz.

Bei Hitze willst du Wärme loswerden, nicht behalten. Die Sonne und heiße Flächen wie Asphalt oder Felsen strahlen Wärme auf dich; ist die Luft wärmer als deine Haut, heizt auch sie dich auf. Schatten ist deshalb so wirksam: Er blockiert den größten Teil der Strahlung von oben.

Wenn die Luft wärmer ist als die Haut, bleibt dem Körper fast nur noch das Schwitzen. Schweiß kühlt aber nur, wenn er auch verdunsten kann. In feuchter, schwüler Luft ist das schwerer – der Schweiß tropft ab, statt zu verdunsten, und kühlt dann kaum. Deshalb fühlt sich Schwüle so belastend an.

Dieselbe Physik erklärt auch Alltagstricks beim Kochen: Ein Deckel auf dem Topf verringert Verdunstung und Konvektion, ein Windschutz um den Kocher verhindert, dass der Wind die Wärme fortträgt. Beides spart Brennstoff und Zeit.

Dieser Eintrag erklärt Physik, keine Medizin. Ob jemand unterkühlt ist oder eine Hitzeerkrankung hat, kannst du nicht allein anhand dieser Grundlagen beurteilen. Bei Anzeichen wie starkem Zittern, Verwirrtheit, Schläfrigkeit in der Kälte oder Schwindel, Übelkeit und Verwirrtheit in der Hitze die lokale Notrufnummer wählen (112 in der EU).

Ein häufiger Fehler ist es, sich in der Kälte so anzustrengen, dass man stark schwitzt. Die nasse Kleidung kühlt danach, sobald man stehen bleibt. Lieber eine Schicht ausziehen, bevor man ins Schwitzen kommt, und in Pausen sofort wieder etwas überziehen.

Wasser leitet Wärme viel besser als Luft. Wer nass wird oder in kaltes Wasser fällt, kühlt deshalb viel schneller aus als an der Luft bei gleicher Temperatur. Wärmequellen wie Kocher oder Feuer niemals in Zelten oder geschlossenen Räumen betreiben – dort droht eine Kohlenmonoxidvergiftung.

Warum fühlt sich ein Metallgeländer im Winter kälter an als ein Holzgeländer, obwohl beide gleich kalt sind? Weil Metall die Wärme deiner Hand viel schneller ableitet. Deine Haut misst nicht die Temperatur, sondern wie schnell sie Wärme verliert. Genau deshalb täuscht das Gefühl oft.

Auch Raureif in klaren Nächten erklärt sich mit Strahlung: Ein wolkenloser Himmel wirft kaum Wärme zurück, deshalb kühlen Boden, Autos und Zelte stark ab, manchmal sogar unter die Lufttemperatur. Unter Bäumen oder bei Wolken bleibt es oft etwas milder. Das ist ein guter Grund, den Lagerplatz nicht völlig offen unter freiem Himmel zu wählen.