Zur Abschätzung der charakteristischen Zeit für Selbsterwärmungsvorgänge in einem bestimmten Bauelement kann einerseits die Diffusionskonstante der Temperatur, andererseits das Newtonsche Abkühlungsgesetz verwendet werden.
Setzt man die rechte Seite der Wärmeflußgleichung (3.98) null, erhält man eine Diffusionsgleichung für die Temperatur:
Die Größe
wird Temperaturleitwert oder Diffusionskonstante der Temperatur genannt [165]. Sie bestimmt die Zeit, die zum Temperaturausgleich benötigt wird.
Betrachtet man einen Würfel der Seitenlänge 
und nimmt man an, daß
er um die Temperaturdifferenz 
heißer als die Umgebung ist,
so hat er einen Energieüberschuß von 
.
An den Ränder des betrachteten Würfels herrscht ein Temperaturgefälle,
das einen Wärmestrom 
verursacht.
Dieser Wärmestrom gleicht das Energiedefizit in der Zeit 
aus:
stellt die interne, thermische Relaxationszeit dar.
Sie bestimmt die Zeit, in der sich ein Temperaturgefälle, das sich über
einen Raumbereich der Abmessung erstreckt, abbaut.
Wenn man annimmt, daß die Wärmeleitfähigkeit des Bauelements
unendlich ist, kann dem Bauelement eine homogene Temperatur zugeordnet werden.
Unter der Voraussetzung, daß das Bauelement mit dem Volumen 
nur
über das
Flächenelement 
gemäß dem Abkühlungsgesetz von
Newton Wärme abgeben kann, und im Inneren keine Wärme mehr produziert
wird, ergibt sich aus der integralen Form der Wärmeflußgleichung
folgende Differentialgleichung zur Beschreibung des Abkühlprozesses:
Mehrere Oberflächenteile, die mit der Umgebung Wärme austauschen, können als parallele, thermische Widerstände interpretiert werden. Die gesamte thermische Relaxationszeit in Abhängigkeit externer, thermischer Widerstände kann folgendermaßen berechnet werden:
In Fall einer zweidimensionalen Simulation reduziert sich das
Bauelementevolumen auf die Fläche des Simulationsgebietes
und das Oberflächenelement 
, dem die Wärmeübergangszahl
zugeordnet ist, auf eine Randkante des Simulationsgebietes.
