Warmtetransport

Theorie
“Warmtetransport”
Stroming van warmte
Het overbrengen van warmte gaat samen met de stroming van lucht of van een vloeistof zoals water.
Daarom noemen we deze manier van overbrengen: het stromen van warmte.
Stroming van warmte gaat samen met de stroming van een gas of vloeistof.
Van de stroming van lucht maken we gebruik om de kamer te verwarmen. De bladeren van de
planten op de vensterbank bewegen mee met de opstijgende warme lucht. De platen van een
radiator verwarmen de lucht. Die lucht stijgt op en verspreidt zich door de kamer. Ook boven een
gaskachel ontstaat een opstijgende warme luchtstroom. De kamer wordt dus verwarmd door een
stroming van lucht.
Stroming van warm water wordt gebruikt bij stadsverwarming. Daarbij wordt warm water
('afvalwarmte') afkomstig van een elektriciteitscentrale via leidingen naar een woonwijk
getransporteerd.
Met een eenvoudig proefje kun je zien dat verwarmde lucht opstijgt. Knip een spiraal uit een stuk
papier. Bevestig deze met een speld op een stokje en houd hem boven de verwarming.
Geleiding van warmte
Je roert met een ijzeren lepel in een pan kokende soep. Al snel brand je je vingers. Met een houten
lepel heb je daar nauwelijks last van. In een ijzeren lepel verplaatst de warmte zich goed, in de
houten lepel juist niet.
Als warmte van de ene plaats wordt doorgegeven aan een andere plaats in een voorwerp zonder dat
de stof meebeweegt spreken we van geleiding.
Van de vaste stoffen geleiden hout en glas slecht: we noemen ze isolatoren. Metalen, zoals koper,
ijzer, tin, lood en zink, geleiden goed. Ook de koolstof in een potlood geleidt goed. Water geleidt
warmte slecht.
Lucht is een zeer slechte geleider: koper geleidt zo'n 15 000 maal beter dan lucht). Stoffen als
piepschuim, glaswol en tempex isoleren zo goed omdat er veel lucht in zit. Lucht stroomt wel goed.
Samengevat:
Als warmte zich goed in een stof kan verplaatsen, spreken we van goede geleiding. De stof is dan een
geleider. Als warmte zich in een stof slecht verplaatst, spreken we van slechte geleiding of isolatie.
De stof is dan een isolator.
Metalen geleiden normaal goed, niet metalen slecht. Vloeistoffen en gassen geleiden ook slecht.
De mate van geleiding hangt ook af van het temperatuurverschil. Hoe groter het temperatuurverschil
is tussen twee plaatsen van de geleider, des te sneller wordt de warmte doorgegeven.
Straling
.
Je zit voor een houtvuur. Je ziet niet alleen de vlammen, je voelt ook de warmte op je gezicht. Maar
je rug wordt steenkoud. In de Middeleeuwen hadden ze daar wat op gevonden. Op de foto van zie je
een bank met een speciale rugleuning.
In het voorbeeld gaat warmte van de ene plaats naar de andere door middel van straling. Het
bijzondere daarvan is dat er geen tussenstof bij te pas komt.
Bij straling gaat de warmte van de ene plaats naar de andere zonder tussen stof.
Enkele bronnen die warmte uitstralen zijn: een elektrische kookplaat, een gloeilamp en ons eigen
lichaam. Maar de allerbelangrijkste is wel de zon.
De warmtestraling is onzichtbaar en wordt ook wel infraroodstraling (IR- straling) genoemd.
Niet elke bron zendt evenveel straling uit. De intensiteit van de IR-straling die een voorwerp uitzendt,
hangt af van de temperatuur:
Een voorwerp met een hoge temperatuur straalt per seconde meer warmte uit dan een voorwerp
met een lage temperatuur.
Warmtestraling kan net als licht tegen voorwerpen weerkaatsen. Maar een voorwerp kan de straling
ook geheel of gedeeltelijk opnemen. Dit heet absorberen. Dan stijgt de temperatuur van het
voorwerp. Onderzoek aan het ontvangen van straling leidt tot de volgende resultaten:
Gladde en glanzende voorwerpen kaatsen de warmtestraling goed terug. Ruwe, doffe en zwarte
voorwerpen absorberen straling goed.