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Wärmeleitfähigkeit

Wärmeleitfähigkeit eines Teils von Schleswig-Holstein (100m Tiefe). Quelle: Geologischer Dienst

Zu den wichtigen thermischen Eigenschaften eines Gesteins zählen die Wärmeleitfähigkeit λ [W m-1 K-1] und die spezifische Wärmekapazität c [J kg-1 K-1]. Die Wärmeleitfähigkeit beschreibt das Ver­mögen eines Stoffes, thermische Energie in Form von Wärme zu transportieren. Die Wärme­kapazität kennzeichnet sein Vermögen, Wärme zu speichern. Letzterer Parameter ist wichtig für die Charakterisierung transienter, d. h. zeitlich veränderlicher Prozesse.

Maßeinheit

W m-1 K-1

Definition

Die Wärmeleitfähigkeit ist der Quotient aus Wärmestromdichte und dem Temperaturgradienten. Die Wärmeleitfähigkeit ist temperatur- und druckabhängig.

Bestimmung

Messung am Bohrkern im Labor.

Für die Wärmeleitfähigkeit eines Mediums werden meistens die Werte für Zimmertemperatur angegeben. Durch Kenntnis der Reservoirtemperatur und den Vergleich mit Literaturangaben lassen sich Abschätzungen für tiefe Aquifere treffen. Für die Größe der Wärmeleit­fähigkeit ist auch entscheidend, ob die Messungen an trockenen oder feuchten Bohrkernen durchgeführt wurden.

Wertebereich

1,2–6,5 W m-1 K-1

Wärmeleitfähigkeit und spezifische Wärmekapazität von Gesteinen und Geofluiden unter Normalbedingungen

Gestein/Fluide

Wärmeleitfahigkeit λ (J s1 m1 K1)

spez. Wärmekapazitat c (kJ kg1 K1)

Kies, Sand, trocken

0,3–0,8

0,50–0,59

Kies, Sand, nass

1,7–5,0

0,85–1,90

Ton, Lehm, feucht

0,9–2,3

0,80–2,30

Kalkstein

2,5–4,0

0,80–1,00

Dolomit

1,6–5,5

0,92–1,06

Marmor

1,6–4,0

0,86–0,92

Sandstein

1,3–5,1

0,82–1,00

Tonstein

0,6–4,0

0,82–1,18

Granit

2,1–4,1

0,75–1,22

Gneis

1,9–4,0

0,75–0,90

Basalt

1,3–2,3

0,72–1,00

Quarzit

3,6–6,6

0,78–0,92

Steinsalz

5,4

0,84

Luft

0,02

1,0054

Wasser

0,59

4,12

Literatur

http://www.geotis.de/homepage/Ergebnisse/TIEFE_GEOTHERMIE_Nutzungsmoeglichkeiten_in_Deutschland_3_Auflage_2011.pdf

Stober, Ingrid; Kurt Bucher (2020): Geothermie, Springer Spektrum, 3. Auflage. ISBN 978-3-662-60939-2 ISBN 978-3-662-60940-8 (eBook). https://doi.org/10.1007/978-3-662-60940-8.

zuletzt bearbeitet September 2020