Wärme"abgabe" von Alu und Kupfer

[Stechpalme]

Kann mir jemand sagen wie die Wärmeabgabe von Alu und Kupfer im Verhältnis ist bei einem gleichen Körper? Gibt es dazu eine Formel oder sonstige Angaben die auch ein Laie versteht? Ich finde immer nur die Leitfähigkeit und die Aufnahmekapazität. Nur kühlt ja Alu schneller ab als Kupfer und ich würde gerne wissen um wie viel.

[anddill]

Alu kühlt schneller ab, weil es weniger Wärme speichert. Die Wärmeabgabe hängt nicht vom Material ab, sondern von der Oberfläche (rauh, blank, eloxiert etc...) und den Eigenschaften des Kühlmediums.

[Stechpalme]

MIr geht es nur um einen direkten Vergleich zweier identischer Körper. Jetzt gleich wie dieser aussehen mag. Und eben um den Faktor.

Um es mal zu konkretisieren. Ich nehme zwei Kühllamellen gleicher größe und dicke, einer aus Alu und einer aus Kupfer. Beide heize ich auf 60° auf und lasse sie jetzt auf 30° passiv abkühlen (Raumtemperatur eben) Um welchen Faktor kühlt hier die Aluminium Platte schneller ab?

Im übrigen, laut Wiki speichert Alu 897 J/(kg · K) und Kupfer 385 J/(kg · K). Daher sollte doch Alu mehr Wärme Speicher, oder seh ich das falsch?

[rotalever]

Im übrigen, laut Wiki speichert Alu 897 J/(kg · K) und Kupfer 385 J/(kg · K). Daher sollte doch Alu mehr Wärme Speicher, oder seh ich das falsch?
Vielleicht pro Kilogramm, aber nicht pro Volumen. Alu hat eine geringere Dichte als Kupfer. Deshalb ist es "leichter". Also sind Kupferlamellen besser, wenn das Gewicht egal ist (und der Preis...).

[Spasstiger]

Vielleicht hilft dir das weiter:
- http://www.overclock.net/air-cooling/546838-heat-transfer-faq-air-coolers.html
- http://en.wikipedia.org/wiki/Heat_transfer
- http://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rme%C3%BCbertragung

[Don-Roland]

http://www.technic3d.com/article-795,1-thermalright-ultra-120-extreme-true-copper-schwergewicht.htm

http://www.pcgameshardware.de/aid,667138/Thermalright-True-Copper-2-kg-Kupferkuehler-im-PCGH-Test-Update-Neue-Messwerte-und-Intel-Stellungnahme-zum-Gewicht/Luftkuehlung/Test/

[Stechpalme]

@rotalever
Ah, stimmt, hatte das Gewicht vernachlässigt. Jedoch hat da Kupfer nur einen Vorteil bei der Wärmeaufnahme, nur was ist mit der Wärmeabgabe, Hier soll Alu bei gleichem Volumen besser sein.

@Spasstiger
Danke, da werd ich mich mal durchlesen. Hoffe nur das meine mittlerweile begrenzten Physik Kenntnisse da auch ausreichen. Falls mir das jemand kurz und knapp erklären könnte, mit einem Ergebnis, wäre ich glücklich.

[rotalever]

@rotalever
Ah, stimmt, hatte das Gewicht vernachlässigt. Jedoch hat da Kupfer nur einen Vorteil bei der Wärmeaufnahme, nur was ist mit der Wärmeabgabe, Hier soll Alu bei gleichem Volumen besser sein.
Glaube ich nicht. Wieso sollte das so sein? Die Wärme wird auschließlich an der Oberfläche abgegeben und da ist die Wärmemenge doch vom Material unabhängig. Was du vll. meinst, ist dass ein 60°C Aluwürfel schneller auf Raumtemperatur abkühlt als ein 60°C Kupferwürfel bei gleicher Größe. Das liegt dann daran, dass im Kupfer einfach mehr Wärme gespeichert ist. Zum Kühlen ist Kupfer aber trotzdem besser.

[klutob]

MIr geht es nur um einen direkten Vergleich zweier identischer Körper. Jetzt gleich wie dieser aussehen mag. Und eben um den Faktor.

Um es mal zu konkretisieren. Ich nehme zwei Kühllamellen gleicher größe und dicke, einer aus Alu und einer aus Kupfer. Beide heize ich auf 60° auf und lasse sie jetzt auf 30° passiv abkühlen (Raumtemperatur eben) Um welchen Faktor kühlt hier die Aluminium Platte schneller ab?

Im übrigen, laut Wiki speichert Alu 897 J/(kg · K) und Kupfer 385 J/(kg · K). Daher sollte doch Alu mehr Wärme Speicher, oder seh ich das falsch?

Die Wärmekapazität spielt bei einem PC-Kühler überhaupt keine Rolle, die Leistungsfähigkeit (bei gleichem geometrischen Aufbau) wird vollkommen von der verfügbaren Oberfläche und der Wärmeleitfähigkeit bestimmt*. Die Wärmeabgabe ist, wie Andill schon sagte, nur abhängig von der Oberfläche und der Farbe des Materials. Kupfer besitzt die höhere Wärmeleitfähigkeit und erbringt deshalb die besseren Ergebnisse.

*"sinnvolle" Kühlerkonstruktion vorrausgesetzt, es lassen sich natürlich theoretische Grenzfälle konstruieren die eine andere Gewichtung aufzeigen

[ux-3]

Eigentlich müsste Silber am besten gehen.

Edit: Nein, Diamant! Cool. Kühlkörper in Karat :freak:

Und mit Rauchmelder, wenns zu warm wird. ;D

[Stechpalme]

Mal ein konkretes Beispiel.

Der Thermalrigth Ultra 120 vs Copper 120. Beide Kühler sind im Aufbau identisch. Der eine aus Alu der andere komplett aus Kufper. Allerdings unterscheiden sich die Kühlleistungen nur sehr geringfügig und schwanken im 2° Bereich. Wenn Kupfer nun aber so viel besser ist, muss es doch einen Hacken geben warum er nicht sooo viel besser ist.
Bisher lese ich immer das Alu Wärme schneller wieder abgibt und sehe das als Grund.

Jetzt frage ich mich aber folgendes. Nehme ich diesen Kühler (nur hier als Vergleich) als passiven Kühler, welcher wäre dann wirklich besser? Kupfer oder Alu? Denn wenn ich mir tests ansehe, steigt die Kühlleistung beim Copper progressiver mit steigendem Luftdurchsatz als der normale Ultra 120. Was für mich heisst, der Kupferkühler braucht mehr Frischlusft um seine Leistung zu entfalten.

[Spasstiger]

Der Wärmeübergangskoeffizient ist bei Alu vs. Luft größer als bei Kupfer vs. Luft, was aber nur daran liegt, dass dieser Koeffizient über die Temperatur definiert ist. Du musst du in eine Kupferlamelle mehr Wärme reinpumpen, um auf eine bestimmte Temperatur zu kommen, als das bei der Alulamelle des gleichen Volumens der Fall ist.

[ux-3]

Wenn Kupfer nun aber so viel besser ist, muss es doch einen Hacken geben warum er nicht sooo viel besser ist.


Das liegt sicher am Tackt! :freak:

@Spasstiger: Im Betrieb bist du aber im thermischen Gleichgewicht, da ändern sich die Temps nicht mehr.

[Stechpalme]

Mal für Doofis..... der Kupferkühler braucht mehr Wärmezufuhr als der Alu Kühler um diese dann effizienter abzuführen? Weil ansonsten der Kupferkühler bei gleicher Wärmezufuhr aufgrund seiner höheren Wärmekapazität kühler bleibt und demnach schlechter die Wärme abgeben kann?

@ux-3
:freak: Alles klar, meine Rechtschreibung ist nicht immer die Be :tongue:ste (Haken)

[klutob]

Mal ein konkretes Beispiel.

Der Thermalrigth Ultra 120 vs Copper 120. Beide Kühler sind im Aufbau identisch. Der eine aus Alu der andere komplett aus Kufper. Allerdings unterscheiden sich die Kühlleistungen nur sehr geringfügig und schwanken im 2° Bereich. Wenn Kupfer nun aber so viel besser ist, muss es doch einen Hacken geben warum er nicht sooo viel besser ist.
Bisher lese ich immer das Alu Wärme schneller wieder abgibt und sehe das als Grund.

Jetzt frage ich mich aber folgendes. Nehme ich diesen Kühler (nur hier als Vergleich) als passiven Kühler, welcher wäre dann wirklich besser? Kupfer oder Alu? Denn wenn ich mir tests ansehe, steigt die Kühlleistung beim Copper progressiver mit steigendem Luftdurchsatz als der normale Ultra 120. Was für mich heisst, der Kupferkühler braucht mehr Frischlusft um seine Leistung zu entfalten.

Es hat niemand gesagt das die Unterschiede riesig sind, im speziellen Fall sind Faktoren wie Belüftung des Kühlers, Geometrie und allgemeine Konstruktionsmerkmale (Lamellenabstand vs Luftdurchsatz), viel wichtiger als die Matrialwahl der Kühlfinnen.

[Don-Roland]

Eigentlich müsste Silber am besten gehen.

STOFF_____________WÄRMELEITFÄHIGKEIT

Aluminium (99,5%)___________221
Gold,rein___________________314
Kupfer,Handelsware______350-370
Kupfer,rein_________________393
Silber_____________________429
Diamant__________________2300
Kohlenstoffnanoröhren___6000 (http://de.wikipedia.org/wiki/Kohlenstoffnanor%C3%B6hre)

[Stechpalme]

@klutob
Ist mir schon klar. Mich wundert aber insgesamt eben nur das ein Kupferkühler bei schwachen Lüftern viel mehr an Leistungsfähigkeit verliert als ein Alu Kühler. Und das hätte ich gerne mal geklärt warum die Leistung da abfällt. Viele direkte Beispiele gibt es ja leider nicht da es kaum Modelle gibt die es identisch in Alu und Kupfer gibt.
Und ich lese halt sehr oft das es daran liegen soll das Alu die Wärme schneller wieder abgibt. Daher meine Fragen.

[ux-3]

tabelle

Ich war ein paar Minuten schneller :tongue:

[klutob]

Der Wärmeübergangskoeffizient ist bei Alu vs. Luft größer als bei Kupfer vs. Luft,

Quark.

was aber nur daran liegt, dass dieser Koeffizient über die Temperatur definiert ist. Du musst du in eine Kupferlamelle mehr Wärme reinpumpen, um auf eine bestimmte Temperatur zu kommen, als das bei der Alulamelle des gleichen Volumens der Fall ist.


Spielt in der Praxis überhaupt keine Rolle, kannst ja mal ausrechnen wie lang es dauert mit einer winzigen 45W CPU beide Materialien, mit den Gewichten eines CPU-Kühlers, auf die gleiche Temperatur zu bekommen (Vakuum).

[Spasstiger]

Die drei wichtigen Parameter für eine gute Kühlleistung mit Luftkühlern:
- Gute und schnelle Wärmeverteilung im Kühler
- Große Lamellenfläche
- Bewegte Luft
Der letzte Punkt ist dabei der mit Abstand wichtigste Einflussfaktor. Dieser entscheidet locker mal über 50°K mehr oder weniger.

Quark.
Steht aber in dem ersten Link, den ich gepostet habe.

[klutob]

@klutob
Ist mir schon klar. Mich wundert aber insgesamt eben nur das ein Kupferkühler bei schwachen Lüftern viel mehr an Leistungsfähigkeit verliert als ein Alu Kühler. Und das hätte ich gerne mal geklärt warum die Leistung da abfällt. Viele direkte Beispiele gibt es ja leider nicht da es kaum Modelle gibt die es identisch in Alu und Kupfer gibt.
Und ich lese halt sehr oft das es daran liegen soll das Alu die Wärme schneller wieder abgibt. Daher meine Fragen.

Da bei geringem Luftstrom die Oberfläche eher die Kühlleistung begrenzt, denn die Leitfähigkeit.

[Stechpalme]

Jetzt kommen wir von meiner Frage ab. Mir ist klar was alles einfließt um einen guten Kühler zu haben. Das ist rein gar nicht mein Problem.

Mich irritiert nur immer folgendes, um es eben mal von der ursprünglichen Seite zu sehen. Bei wenigen Kühler die es in Alu und in Kupfer gibt, weisen bei Tests immer einen Punkt auf der mich zum grübeln brachte.
Alle Kupferkühler, erreichen z.B mit einem Lüfter der bei 5V dreht im Verhältnis zu einem 12V drehenden Lüfter, Prozentual schlechtere Ergebnisse als deren Alu Pedanten. Diese verlieren weniger Kühlleistung als eben Kupferkühler. Auch wenn die Kupferkühler insgesamt besser bleiben, nähern sich die Ergebnisse jedoch mit schwächeren Lüftern immer näher an. Und wie gesagt, die Kupferkühler fallen stärker in der Kühlleistung.

Und ich will wissen warum. Ich hatte das auf die allgemeine Aussage "Alu kühlt schneller ab" geschoben. Nur was ist da jetzt Fakt?

[klutob]

Steht aber in dem ersten Link, den ich gepostet habe.

Nö, bei gleicher Temperaturdifferenz ist der Wärmeübergang* an der Grenzfläche nicht mehr von der Art der Stoffe abhängig (beides Feststoffe).

*ohne Betrachtung der "Wärmestrahlung"

[Don-Roland]

Wie schnell das Alu oder Kupfer die Wärme abgibt hängt denke ich nicht von den beiden Materialien selbst ab, sondern davon an welches Medium die Wärme abgegeben wird. In dem Fall Luft.
Ich bin der Überzeugung das ein Kühlkörper aus Kupfer immer besser kühlt als der gleiche aus Alu.

[klutob]

Jetzt kommen wir von meiner Frage ab. Mir ist klar was alles einfließt um einen guten Kühler zu haben. Das ist rein gar nicht mein Problem.

Mich irritiert nur immer folgendes, um es eben mal von der ursprünglichen Seite zu sehen. Bei wenigen Kühler die es in Alu und in Kupfer gibt, weisen bei Tests immer einen Punkt auf der mich zum grübeln brachte.
Alle Kupferkühler, erreichen z.B mit einem Lüfter der bei 5V dreht im Verhältnis zu einem 12V drehenden Lüfter, Prozentual schlechtere Ergebnisse als deren Alu Pedanten. Diese verlieren weniger Kühlleistung als eben Kupferkühler. Auch wenn die Kupferkühler insgesamt besser bleiben, nähern sich die Ergebnisse jedoch mit schwächeren Lüftern immer näher an. Und wie gesagt, die Kupferkühler fallen stärker in der Kühlleistung.

Und ich will wissen warum. Ich hatte das auf die allgemeine Aussage "Alu kühlt schneller ab" geschoben. Nur was ist da jetzt Fakt?

Ich habe doch schon darauf geantwortet. Geringer Luftstrom = kleine Temperaturdifferenz zwischen Kühler und Luft -> Oberfläche sticht Leitfähigkeit aus.
Großer Luftstrom = größere Temp-Differenz -> Leitfähigkeit kann eine wichtigere Rolle* spielen -> Kupfer hat evtl. Vorteile ggü. Alu.

*hängt praktisch natürlich von der Kühlerkonstruktion ab, und der Luftgeschwindigkeit.

[Spasstiger]

Nö, bei gleicher Temperaturdifferenz ist der Wärmeübergang an der Grenzfläche nicht mehr von der Art der Stoffe abhängig (beides Feststoffe).
Ja, damit hast du wohl recht, diese "Heat-transfer"-Koeffizienten in meinem Link können eigentlich nur innerhalb eines Materials gemeint sein.

[klutob]

Wie schnell das Alu oder Kupfer die Wärme abgibt hängt denke ich nicht von den beiden Materialien selbst ab, sondern davon an welches Medium die Wärme abgegeben wird. In dem Fall Luft.
Ich bin der Überzeugung das ein Kühlkörper aus Kupfer immer besser kühlt als der gleiche aus Alu.

Korrekt, es kann nur der Fall eintreten, dass der Unterschied nicht mehr groß genug ist, um relevant zu sein.

[Stechpalme]

@klutob
Das tritt aber auch beim Alu Modell auf. Nur scheint es hier weniger Relevant zu sein. Oder meinst du eher das der Kupferkühler die Wärme schneller abgibt, diese aber nicht mehr zügig abtransportiert wird und dadurch zwischen den Lamellen ein Hitzestau entsteht? Und bei Alu dieser Effekt weniger stark auftritt weil dieser eben die Wärme langsamer abgibt, da auch langsamer aufnimmt?

Sorry, bin mit der Thematik alles andere als bewandert und brauche eher eine Erklärung für doofis.

[Pinoccio]

Wir sollten hier verschiedene Dinge klar trennen.
Die (spezifische) Wärmekapazität spielt bei konstanter Wärmeabgabe des Prozessors keine Rolle.

Das zweite ist die Wärmeleitfähigkeit. Dort führt Diamant vor Silber (beides zu teuer), danach kommt Kupfer und Alu (dazwischen noch Gold, aber auch das ist teuer ...). Kohlenstoff-Nanoröhrchen leiten auch extrem gut, sind aber (noch?) nicht praktikabel.

Als drittes haben wir die Wärmestrahlung. Sie hängt von der Oberflächenbeschaffenheit, der Größe der Oberfläche und der Temperaturdifferenz ab. Praktisch ist der Beitrag meist geringer als der durch Wärmeübergang. Bei geringer Konvektion wird er aber interessant, weshalb oft pasive Kühler aus Alu z. B. eloxiert (die Farbe ist dabei egal!) werden.

Zum Schluß ist da noch der Wärmeübergang. Er hängt auch von mehreren Faktoren ab. Der Wärmeübergangskoeffizient steigt mit der Geschwindigkeit, die die vorbeiströmende Luft hat. (Außerdem wird durch diese Bewegung ein bestimmtes Luftvolumen nicht so stark erwärmt, so daß die Temperaturdifferenz nahezu maximal bleibt.)

Für die Kühlleistungvon leistungsstarken CPUs sind nun die Punkte 2 und 4 relevant. Der Wärmeübergangskoeffizient ist nur wenig vom Material abhängig. Dank Punkt 2 führt Kupfer nun deutlich, für den Anwender entstehen aber höhere Kosten und ein höheres Gewicht als Nachteil.

Für die Ausgangsfrage, was wieviel schneller abkühlt, sind alle 4 Punkte von Belang. Ohne genaue Angaben (gleiches Volumen? Welche Form? Temperatur homogen? Temperatur wie hoch? Umgebendes Meidum?) ist eine genaue Antwort nicht möglich.
Bei zwei Gegenständen gleicher Form, die nicht zu heiß sind, mit homogener Temperaturverteilung gewinnt Aluminium durch seine geringere Dichte.

mfg

/edit: Wow, schreibe ich echt so langsam? Die Hälfte der Beiträge, die meinen Senf vorwegnehmen, standen noch nicht da, als ich auf Antworten geklickt hatte.

[Stechpalme]

Bei zwei Gegenständen gleicher Form, die nicht zu heiß sind, mit homogener Temperaturverteilung gewinnt Aluminium durch seine geringere Dichte.
mfg

Und genau hier will ich wissen um welchen Faktor. Das ist eigentlich alles. Gibt es da nicht eine einfache Formel oder einen konstanten Wert? Oder zumindest einen groben Richtwert?

[Pinoccio]

Und genau hier will ich wissen um welchen Faktor. Das ist eigentlich alles. Gibt es da nicht eine einfache Formel oder einen konstanten Wert? Oder zumindest einen groben Richtwert?Einfache Formel? Hm, hängt davon ab, wie intim du mit Differentialgleichungen bist. :tongue:
Als Richtwert würde ich Pi*Daumen 2 bis 5 schätzen, aber wie gesagt: Form, Umgebungsmedium (Art, Temperatur, Bewegung etc.), Temperaturverteilung, Oberflächeneigenschaften usw.
Beste Variante wäre es, zu messen.

mfg

/edit: 2 bis 5 = Kupfer braucht 2 bis 5 mal so lange

[Stechpalme]

2 bis 5 zugunsten Kupfer?

Oh Gott, bin 12 Jahre aus der Schule draußen und Mathe wie auch Physik habe ich in den Jahren nie wirklich gebraucht. Außer ein bisschen Buchhaltung und eben Grundrechenarten habe ich nie wirklich mehr gebraucht. Bin also völlig raus.

Aber trotzdem erstmal Danke für die Ganzen Infos. Zumindest kam hier mal was vernünftiges an Antworten. An anderen Stellen kam wirklich nur Bockmist.

[klutob]

Als drittes haben wir die Wärmestrahlung. Sie hängt von der Oberflächenbeschaffenheit, der Größe der Oberfläche und der Temperaturdifferenz ab. Praktisch ist der Beitrag meist geringer als der durch Wärmeübergang. Bei geringer Konvektion wird er aber interessant, weshalb oft pasive Kühler aus Alu z. B. eloxiert (die Farbe ist dabei egal!) werden.


...

Bei zwei Gegenständen gleicher Form, die nicht zu heiß sind, mit homogener Temperaturverteilung gewinnt Aluminium durch seine geringere Dichte.



Die Farbe ist beim Punkt Wärmestrahlung nicht egal, siehe Plankscher schwarzer Körper; Absorptionfähigkeit direkt proportional Emissionsfähigkeit.

Die Begründung verstehe ich nicht, bei gleichem Aufbau/Oberfläche einer CPU+Kühler soll auf einmal Alu gewinnen wegen der Dichte? Du erwähntest doch selbst, dass bei einem kontinuierlichen Wärmestrom durch die CPU, die Wärmekapazität keine relevante Bedeutung mehr besitzt. :confused:

[Pinoccio]

Die Farbe ist beim Punkt Wärmestrahlung nicht egal, siehe Plankscher schwarzer Körper; Absorptionfähigkeit direkt proportional Emissionsfähigkeit.Ja, aber: Farbe meint einen Bereich im sichtbaren Sprektrum. Die Emission liegt aber zum allergrößten Teil nicht im sichtbaren, sondern ist langwelliger (http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:BlackbodySpectrum_loglog_150dpi_de.png). Damit spielt also die Absorbtions- bzs. Emissionsfähigkeit im sichtbaren Bereich nur einen sehr geringe Rolle. (Nicht auszuschließen ist, daß schwarze Farbe auch in langwelligeren Bereichen gut absorbiert - aber das kann weiße Frabe auch.)


Die Begründung verstehe ich nicht, bei gleichem Aufbau/Oberfläche einer CPU+Kühler soll auf einmal Alu gewinnen wegen der Dichte? Du erwähntest doch selbst, dass bei einem kontinuierlichen Wärmestrom durch die CPU, die Wärmekapazität keine relevante Bedeutung mehr besitzt. :confused:Bei der Ausgangsfrage ging es ja nicht um Kühler (Kupfer gewinnt), sondern nur darum, ober ein gegenstand aus Alu oder Kupfer schneller abkühlt (i. d. R. ist Alu schneller kühl).

mfg

[Maorga]

Hallo Pinoccio,

darf ich dir widersprechen :)
da ich dies ein wenig anders sehe. Falls wir 2 Kühllösungen haben mit selben Volumen einmal also Kupfer das andere Alu, so wird bei gleicher Menge zugeführter Energie beide gleich schnell wieder kalt werden. Da Kupfer die wärme besser zu den Kühlflächen transportiert aber Alu die höhere Temperaturdifferenz (wegen der Wärmekapazität) haben wird wegen der geringeren Wärmeleitfähigkeit im Material. Beide werden nach meiner Meinung gleich schnell wieder die Umgebungstemperatur erreichen.

Anders sieht es erst aus wenn wir an die Grenzen der Kühlleistung gehen. Sprich Lüfter lauft mit maximaler Drehzahl hier hat Kupfer einen eindeutigen Vorteil da die Temperaturdifferenz größer ist als bei Alu da Kupfer besser die Wärme im Material verteilt da ist dann der Temperaturunterschied dementsprechend höher zur Umgebungstemperatur - hier kann Alu dann nicht mehr ganz mithalten da sich die Wärme nicht mehr überall Optimal verteilen kann.

Im Endeffekt ist es egal ob Alu oder Kupfer verwendest die Kühllösung muss eben nur zu deiner CPU passen also die gefordete Wärme abführen können.

Biba

Maorga

[klutob]

Ja, aber: Farbe meint einen Bereich im sichtbaren Sprektrum. Die Emission liegt aber zum allergrößten Teil nicht im sichtbaren, sondern ist langwelliger (http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:BlackbodySpectrum_loglog_150dpi_de.png). Damit spielt also die Absorbtions- bzs. Emissionsfähigkeit im sichtbaren Bereich nur einen sehr geringe Rolle. (Nicht auszuschließen ist, daß schwarze Farbe auch in langwelligeren Bereichen gut absorbiert - aber das kann weiße Frabe auch.)


Ich kann dir jetzt nicht mit genauen Messwerten dienen, allerdings war z.B. bei einem CVD (Halogen Lampen als IR-Quelle) Experiment, ziemlich klar der Einfluß der "Farbe" des Substrats* auf die Prozeßgeschwindigkeit im genannten Sinn nachvollziehbar.

*natürlich vergleichbare atomare Struktur


Bei der Ausgangsfrage ging es ja nicht um Kühler (Kupfer gewinnt), sondern nur darum, ober ein gegenstand aus Alu oder Kupfer schneller abkühlt (i. d. R. ist Alu schneller kühl).

mfg

gut, dann hatte ich das nur als de fakto Fazit in den falschen Hals bekommen. :)

[Piffan]

Der Threadstarter stellt die falsche Frage. Ob kupfer wirklich besser ist als Alu kann man nicht als feste Zahl nennen. Es hängt von der Geschwindigkeit der kühlenden Luft ab und wo der eigentliche Flaschenhals sitzt......

Mal zwei Beispiele: Passivkühlung: Hier ist die Luftgeschwindigkeit am geringsten, so dass die Leitfähigkeit innerhalt des Kühlers kaum eine Rolle spielt. Also völlig schnurz, ober der Kühler aus Alu oder Kupfer ist.

Hochgeschwindigkeitsluftkühlung: Hier könnte es sein, dass die Leitfähigkeit des Materials den Flaschenhals bildet, also in diesem Falle ist das Material wichtiger.

Lange Rede kurzer Sinn: Ob das Material überhaupt zum Tragen kommt, hängt vom Gesamtkonzept der Kühlung ab. So ist bei Passivkühlung das Material eher unwichtig, bei sehr aktiver Luft- oder Wasserkühlung hingegen sollte zwischen Alu und Kupfer ein deutlicher Unterschied sein.

Edit: Für die Abgabe der Wärme an die Luft ist die Art des Metalles auch völlig gleichgültig, nur die Struktur ist wichtig. Es sei denn, die Wärme wird in Form von STrahlung abgegeben, da spielt dann auch nur die Farbe eine Rolle. Schwarz kühlt besser als weiß.

NOch mal edit: Hybridkühler aus beiden Materialen waren damals vor der Zeit der Heatspreader am Besten: Die Kontaktfläche zum schutzlosen Die der CPU war idealerweise aus Kupfer oder Silber, der Rest des Kühlers bei entsprechend dicken Finnen durfte getrost aus Alu sein.

Edit zum Dritten: Material aus guten Wärmeleitern erlaubt filigranere Kühlerkonstruktionen, also spielt auch die Geometrie in die Fragestellung mit hinein.

[huha]

Ich glaube, das ist eine Variante des Märchens, daß Aluminium irgendwie die Wärme schneller abgibt, aber Kupfer sie besser leitet und aufnimmt. Das wurde damals populär, als alle Kühler Kupferplatten gekriegt haben. ;D

Hier steht schon viel drin, aber um nochmal kurz meinen Senf dazu zu geben. Wärmeabgabe gibt's nicht, es gibt nur Wärmeübergänge. Aufwärmen und Abkühlen ist identisch zu betrachten, nur die Flußrichtung ändert sich da.

Der Effekt, daß der Unterschied zwischen Kühlern bei nachlassender Belüftung immer geringer wird, ist übrigens dem geschuldet, daß die Kühlung hauptsächlich von Luftstrom und Differenztemperatur abhängig ist und Kühler so ganz schnell an ihre Grenzen kommen.

-huha

[Stechpalme]

Gott... ich hätte nicht gedacht das die BEantwortung einer simplen Frage derart ausarten kann.

Alles was ich wissen wollte ist, ob ein bestimmter Körper aus ALU oder Kupfer schneller wieder auf z.B. Zimmertemperatur zurück fällt.

Da kommt man mit Luftstrom, Korrekturen das es eine Wärmeübergabe ist u.s.w.! Manchmal kann man es auch übertreiben und eine simple Frage derart komplex machen das man ausschweift und die simple Frage zu etwas macht das sie Anfangs bei weitem nicht war.

[Gast]

Es ist so komplex, weil man je nach Fall eben unterscheiden muss:
selbst unabhängig vom luftstrom wird kann das ergebnis unterschiedlich ausfallen:

bei zwei platten wird die aluplatte schneller kalt, da die oberfläche sehr groß im verhältnis zum volumen ist, und so der transport keine große Rolle spielt, da der körper sehr homogen abkühlen kann. Das ist eine relativ typische form für kühler. Deshalb wird bei ner geometrie wie sie ein kühler hat, immer alu schneller kalt werden!
(*)

nimmt man aber eine kugel, so kann durchaus die kupferkugel schneller kalt sein (obwohl sie an der oberfläche wärmer bleibt, wird ihre wärmeenergie eben deshalb schneller fallen), weil die energie an die oberfläche transportiert werden muss.


(*) Das hat aber nicht mit einem CPU kühler zu tun, weil dieser an einem ende geheizt wird und so die homogenität absolut NICHT gegeben ist. bei einem reale cpu kühler wird der kupferkühler warhscienlich schneller kalt NACH dem betrieb, weil auch hier mehr "warme fläche" zur verfügung steht.

[ux-3]

Manchmal kann man es auch übertreiben und eine simple Frage derart komplex machen das man ausschweift und die simple Frage zu etwas macht das sie Anfangs bei weitem nicht war.

Manche Leute wollen eben ein Problem verstehen. :)

[Pinoccio]

Ich kann dir jetzt nicht mit genauen Messwerten dienen, allerdings war z.B. bei einem CVD (Halogen Lampen als IR-Quelle) Experiment, ziemlich klar der Einfluß der "Farbe" des Substrats* auf die Prozeßgeschwindigkeit im genannten Sinn nachvollziehbar.Wir sind uns offenbar einig, daß das Absorptionsspektrum relevant ist. Mir scheint, wir treffen uns nur nicht bei dem Wort Farbe. ;-)
Vielleicht hätte ich meinen ursprünglichen Satz deutlicher formulieren sollen:
Bei geringer Konvektion wird [Wärmeabgabe durch Strahlung] aber interessant, weshalb oft passive Kühler aus Alu z. B. eloxiert werden. Das Absorptionsspektrum im sichtbaren ist dabei egal, da bei geringer Temperatur praktisch alle Energie im langwelligeren Bereich abgegeben wird
Besser?
Falls wir 2 Kühllösungen haben mit selben Volumen einmal also Kupfer das andere Alu, so wird bei gleicher Menge zugeführter Energie beide gleich schnell wieder kalt werden.Bei gleicher Energie und gleichem Volumen wird Alu ca. 40% wärmer (http://www.google.com/search?q=384+*8.92%2F%28904+*2.7%29), ja. Aber der TS ging ja von gleicher Temperatur aus. Und selbst bei gleicher Energie und gleicher Form (=gleichem Volumen) halte ich die Fragestellung für nicht-trivial (in dem Sinne, daß Geometrie, Oberflächenbeschaffenheit, Menge der Energie etc. keine Rolle spielen).

mfg

[Maorga]

Lieber Threadstarter,

hier hat bisher keiner Bockmist geschrieben. Man hat das Problem nur unter verschiedenen Blickwinkeln betrachtet.

Alu hat eine Dichte von 2,7 kg pro Liter 0,899 kJ/(kg*K)
Kupfer hat eine Dichte von 8.93 kg pro Liter 0,390 kJ/(kg*K)

Wenn du nach Volumen gehst verliert hier wohl eindeutig Kupfer da dies 3 mal mehr Kampfgewicht in die Runde wirft als das Alu. Da hilft auch die hohe Wärmekapazität nicht da die nur doppelt so hoch ist wie beim Kupfer.

Bei gleichem Volumen -> gewinnt eindeutig Alu das rennen

bei gleiche Oberfläche gewinnt Alu, da es weniger Energie abführen muss. Verhältnis von 1 zu 1,5 (Alu zu Kupfer)


Bei gleichem Gewicht -> gewinnt eindeutig Kupfer das rennen

bei gleichem Gewicht gewinnt Kupfer da es weniger Energie abführen muss. Verhältnis 1 zu 2,5 (Kupfer zu Alu)


Daher kann man keine pauschale Aussage machen. Kupfer kann nur seinen Vorteil ausspielen wenn es schnell die Wärme transportieren muss, ansonsten sind bei identischer Bauweise die Wärmeabgabe der Kühllamellen gleich bei gleichen Temperaturunterschied. Erst wenn ordentlich die Wärme abtransportiert wird und es zu einer Abkühlung in den Randbereichen kommt ist Kupfer schneller da wieder die Wärme hinzutransportieren.

Würde man den Test nur unter den Gesichtspunkt sehen habe 2 Körper heize die auf 60°C auf und schau wer zuerst kalt ist würde ja schlußfolgern lassen das Alu die bessere Kühllösung ist.

Aber da bei Luftgekühlten Lösungen nunmal die Luft die Wärmeaufnahme bestimmt interessiert das Material nicht, auch wenn dies mehr Wärme abgeben/aufnehmen könnte - hier zählt nur das schlechteste Medium.

MFG

Maorga

[Gast]

@ TS: Du stellst wirklich die falschen Fragen. Für einen Kühler, der einen konstanten Wärmestrom abführen muss, sind deine "welcher kühler wird schneller kalt"-Fragen nicht sinnvoll.

Wie schon richtig erkannt wurde, spielt bei einem Kühler die Wärmekapazität keine Rolle. Im Endeffekt bedeutet ein höherer Wert (bei gleicher Geometrie, also volumen- und nicht massebezogen) nur, dass dein Lüfter später hochdreht und später runterregelt. Bei deinen theoretischen Fragen wird es sehr wohl wichtig, wie hier schon ausgeführt wurde. Das ist dann eine lustige Physikspielerei aber nicht zielführend.

Die eigentliche Frage lautet, welcher Kühler bei gleicher Geometrie besser ist.
Eigentlich ist das ganz einfach:
Es muss ein Gleichgewicht zwischen Energiezufluss (Heizleistung der CPU) und Abfluss (Wärmeübergang Kühler -> Luft) vorhanden sein. Dieses stellt sich automatisch ein, deine CPU (und Kühler) wird solange wärmer, bis die Triebkraft (Differenz Kühleroberflächentemperatur <-> Lufttemperatur (Kühlmedium)) groß genug ist, um den Wärmestrom abzuführen. Also brauchst du eigentlich garkeinen Kühler - dann wird die CPU halt 800°C heiß! ;)

[Piffan]

Gott... ich hätte nicht gedacht das die BEantwortung einer simplen Frage derart ausarten kann.

Alles was ich wissen wollte ist, ob ein bestimmter Körper aus ALU oder Kupfer schneller wieder auf z.B. Zimmertemperatur zurück fällt.

Da kommt man mit Luftstrom, Korrekturen das es eine Wärmeübergabe ist u.s.w.! Manchmal kann man es auch übertreiben und eine simple Frage derart komplex machen das man ausschweift und die simple Frage zu etwas macht das sie Anfangs bei weitem nicht war.

Du verstehst es immer noch nicht? Deine Frage ist Unfug und daher ist auch keine simple Antwort möglich.
Das heißt: Eigentlich müsste die Antwort auf deine Frage klar lauten: NEIN! Der Grund für diese Antwort ist leider nicht einfach, also nimm sie einfach an, alles andere artet ja aus. :wink: