H5 §3 Warmtetransport

• nask
• Voortgezet speciaal onderwijs
• Leerroute 4

Lever je huiswerk nu in

Lesdoelen

Aan het einde van de les kun je
* Drie vormen van warmtetransport benoemen en deze uitleggen

* een aantal isolatie materialen noemen en beschrijven hoe  deze             warmtetransport tegenhouden.
*  rekenen aan warmtestroom.

*  het verband tussen temperatuur en uitgestraalde warmte uitleggen

Huiswerk: zie magister

Door  Geleiding

Warmtegeleiding vindt voornamelijk plaats bij vaste stoffen zoals metalen. 

De moleculen van de stof geven de warmte door, door tegen elkaar aan te trillen. 

Door stroming

Warmte verplaatst zich door de lucht.
Bewegende moleculen nemen de warmte mee
Warme lucht wil opstijgen, koude lucht wil naar beneden zakken. 

1

Warme lucht stijgt op, het wil graag naar boven. Koude lucht zakt weer naar beneden. 

2

De warme lucht kan niet verder naar boven en verplaatst zich naar de plekken in de kamer met koudere lucht. De warmte lucht koelt ook af. 

3

En zakt weer naar beneden. 

4

Aan de rechterkant van de kamer is het warmer, dus de koude lucht wil hierheen om een evenwicht te vinden van warmte in de kamer.

Door straling

Zonnestralen zijn een voorbeeld van Straling.

De warmte verplaatst zich vanaf de zon naar de aarde.  Hiervoor heb je geen tussenstof nodig.

Stroming   vs.   Straling

vs. Geleiding

Thermoskan

 Isoleren

Isoleren bij:

Stroming: Vacuüm zuigen, spouwmuren met glaswol isolatiemateriaal 

Geleiding: wol, hout, kunststof geleiden slecht.

Straling: warmtestralen terugkaatsen

                  (de binnenkant van de thermoskan is van

                     spiegelend glas, folie achter de radiator)

opdracht: wat is de eenheid van warmtegeleidingscoefficient?

• d: de dikte in meter
• A: oppervlakte in vierkante meter
•               in graden Celsius of Kelvin 
• P  in Watt 
• 
  

ΔT

λ

λ=P​ΔTA​​d​​

maak opdracht 35 

Stralingsevenwicht

Alle geabsorbeerde stralingsenergie moet worden
afgestaan via stralingsemissie. 

Zwart voorwerp: absorbeerd alle straling

Zwarte straler: moet vanwege het evenwicht alle
straling weer uitzenden en is dus helemaal niet zwart (!)

In de natuurkunde is een zwarte straler is een voorwerp dat perfect zwart is. Alle straling die op dit voorwerp valt, wordt geabsorbeerd. Doordat het alle straling absorbeert, stijgt de temperatuur en gaat het zelf straling uitzenden. Als een zwarte straler evenveel straling absorbeert als uitzendt, heeft het een constante temperatuur. Zwarte stralers zijn theoretische modellen, maar benaderen de werkelijkheid vaak goed.

Warmteverlies door straling

• Ieder voorwerp dat warmer is dan 0 K zendt infraroodstraling uit.
• In slaaptoestand is je lichaam vergelijkbaar met een kachel van 90 W
  
• Bij intenstief sporten is je lichaam vergelijkbaar met en motor die 1 kW
  aan warmte produceert
  
• Je lichaam kan warmteverlies groter maken door bijv. bloed dicht bij de huid te laten stromen
• Hogere temperatuur -> Hogere infraroodstraling -> Meer energieverlies
  
• Na een intensieve sportsessie kan je snel onderkoeld raken omdat je lichaam nog warm is maar je spieren geen warmte meer produceren.
  
• Aluminium dekens worden gebruikt om sporters te beschermen tegen onderkoeling door de straling terug te kaatsen.

Thomas

Temperatuur meten op afstand

• Elk voorwerp zendt infrarode straling uit.
• Je kan een infraroodcamera gebruiken om de intensiteit van de straling te meten.
• De camera geeft dit weer met de kleuren zoals blauw (koud) en rood (warm).

Thomas

Hoe werken andere thermometers?

3. Infraroodthermometer

Infraroodstraling = Elk voorwerp straalt warmte uit

De thermometer meet hoeveel straling dit is en weet welke temperatuur daarbij hoort.

Wat heb je vandaag geleerd?

Het warmteverlies van een thermoskan is heel erg klein.
Waardoor is dat mogelijk?

1. De thermoskan heeft een glimmende binnenkant. Daardoor wordt verlies door straling tegengegaan.
2. De glimmende binnenkant is hol van binnen en daar is het vacuüm. Hierdoor wordt warmteverlies door geleiding tegengegaan.
3. Tussen de ruimte van de binnenkant en de buitenwand zit lucht en kurk, die warmtegeleiding tegengaat.

Welke bewering is juist?

1. De directe warmteoverdracht van een hete radiator vindt plaats via geleiding
2. Stilstaande lucht is een goede geleider voor warmte
3. Een warmteradiator werkt beter als deze zwart geschilderd is
4. De werking van een thermoskan berust op het voorkomen van warmtegeleiding

Sleep de juiste woorden in de vakken bij de thermoskan.

Glimmend

vacuüm

Kurk

Kurk

Kleur en temperatuur

Hoe heter het vuur, hoe blauwer de vlam...... 'Koude' voorwerpen zenden ook straling uit.

Infrarode straling

• Alle voorwerpen om je heen, maar ook mensen en dieren, zenden infrarode straling (ir-straling) uit.
•  Hoe hoger de temperatuur van het voorwerp, des te meer straling het uitzendt. 
• Dat merk je bijvoorbeeld als je een hand voor een hete radiator houdt. 
• Je voelt dat je hand warm wordt, doordat die de infrarode straling van de radiator absorbeert.