Warmtetransport

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 4

De koeling van een aantal computeronderdelen (bijv. de CPU) wordt verzorgd door een ventilator en een koelelement met ribben. 

Waarom heeft het koelelement deze vorm en waarom is het van aluminium gemaakt? Waarvoor is de ventilator nodig?

Wat is warmte?

Warmtetransport

1. Geleiding: via rechtstreeks, fysiek contact

Voorbeelden van geleiding

Warmtetransport

1. Geleiding: via rechtstreeks, fysiek contact

2. Stroming: een stof warmt op, stroomt ergens heen, waardoor het daar ook opwarmt

Voorbeelden van stroming

Warmtetransport

1. Geleiding: via rechtstreeks, fysiek contact

2. Stroming: een stof warmt op, stroomt ergens heen, waardoor het daar ook opwarmt

3. Straling: warmte uitstralen

Voorbeelden van straling

Warmtestroom

Hoeveelheid warmte die in een bepaalde tijd ergens heen stroomt:

P=​t​​Q​​

P = vermogen in W

Q = warmte in J

t = tijd in s

waar lijkt deze formule op?

Warmtestroom

Hoeveelheid warmte die in een bepaalde tijd ergens heen stroomt:

P=​t​​Q​​

Maar... niet elke stof geleidt even goed warmte. Hoe komt dat terug in deze formule?

Warmtestroom

De warmte zelf is vaak niet makkelijk rechtstreeks te meten. 

Van welke grootheden zou de warmtestroom kunnen afhangen?

P=...

Thermische geleidbaarheid

   Warmtestroom:

P=...⋅A

A = oppervlakte dwarsdoorsnede in m²

Hoe groter A, hoe groter P

Thermische geleidbaarheid

   Warmtestroom:

P=A⋅ΔT⋅...

A = oppervlakte dwarsdoorsnede in m²

= temperatuurverschil in K

ΔT

Hoe groter        , hoe groter P

ΔT

Thermische geleidbaarheid

   Warmtestroom:

P=...⋅A⋅​d​​ΔT​​

A = oppervlakte dwarsdoorsnede in m²

= temperatuurverschil in K

d = dikte materiaal in m

ΔT

Hoe dikker, hoe kleiner P

Thermische geleidbaarheid

   Warmtestroom:

P=λ⋅A⋅​d​​ΔT​​

= thermische geleidbaarheid in W/m/K

A = oppervlakte dwarsdoorsnede in m²

= temperatuurverschil in K

d = dikte materiaal in m

λ

ΔT

Materiaaleigenschap

De koeling van een aantal computeronderdelen (bijv. de CPU) wordt verzorgd door een ventilator en een koelelement met ribben. 

We hebben nu de informatie om de vraag waarom deze koeling zo is te beantwoorden!

1. Waarom heeft het koelelement deze vorm (met ribben?

2. Waarom is het van aluminium gemaakt? (BINAS)

3. Waarvoor is de ventilator nodig?

Zelf aan de slag

Opdrachten: 10, 11, 13, 14