Warmte
Warmte is een overdracht van thermische energie die wordt veroorzaakt door een verschil in temperatuur. Dit temperatuurverschil wordt ook wel een temperatuurgradiënt genoemd. Aangezien warmte een verplaatsing van energie is, wordt zij gemeten in dezelfde eenheden als energie: joule (J). Er zij ook op gewezen dat arbeid en warmte nauw verwant zijn (zie warmte versus arbeid voor meer informatie).
Note:
- Warmte en temperatuur zijn niet hetzelfde. Voor uitleg over waarom, zie warmte vs temperatuur.
De tweede wet van de thermodynamica bewijst dat warmte altijd spontaan van hogere temperaturen naar lagere temperaturen zal stromen. Deze energiestroom kan door een warmtemotor worden gebruikt om nuttig werk te verrichten. Warmtepompen kunnen ook thermische energie terug laten stromen (van koud naar warm), maar deze vereisen energie-input.
Methodes van warmteoverdracht
Er zijn drie warmteoverdrachtsmechanismen:
- Geleiding vindt plaats tussen voorwerpen die elkaar aanraken. Door botsingen tussen kleine deeltjes kunnen snel bewegende of vibrerende deeltjes een deel van hun microscopische kinetische energie afstaan aan langzamere deeltjes.
- Convectie is warmteoverdracht veroorzaakt door bewegende vloeistoffen. In een vloeistof kunnen deeltjes zich vermengen, sneller bewegen en zich verspreiden, waardoor hun thermische energie wordt verdeeld. Warme lucht die uit een verwarmingsventilator komt om door een koele kamer te stromen, is een voorbeeld van convectie.
- Straling vindt plaats zonder beweging van materie. Thermische straling bestaat uit elektromagnetische golven die worden afgegeven door bewegende deeltjes. Deze golven kunnen ook door materialen worden geabsorbeerd. Microgolfovens werken door straling en het hele aardoppervlak wordt verwarmd door de zonnestraling van de zon.
Zie warmteoverdrachtsmechanismen voor algemene informatie over hoe warmte beweegt.
Voor verder lezen
- Warmte versus temperatuur
- Thermisch evenwicht
- Tweede wet van de thermodynamica
- Conductie
- Convectie
- Straling
- Of verken een willekeurige pagina
- Wikimedia Commons. (30 juli 2015). Aerogel . Beschikbaar: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b4/Aerogel_matches.jpg
- R. Chabay en B. Sherwood, “Fundamental Limitations on Efficiency,” in Matter & Interactions, 3rd ed., Hoboken, NJ: Wiley, 2011, ch.13, sec.7, pp. 534
- Hyperphysics, Heat Transfer , Beschikbaar: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/heatra.html
- R. Chabay and B. Sherwood, “Energy and Momentum in Radiation,” in Matter & Interactions, 3rd ed., Hoboken, NJ: Wiley, 2011, ch.24, sec.5, pp. 1002-1003