H7 §3 Warmtegeleiding

H7 §3 Warmtegeleiding

Leerdoelen en programma

- §3: Je kunt uitleggen op welke drie manieren warmte zich kan verplaatsen en hiervan voorbeelden geven.

-Warmtestroom kunnen berekenen

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.

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. 

Stroming   vs.   Straling

vs. Geleiding

Isolatie

Buiten is het vaak kouder dan binnen. De warme lucht wil dus van binnen naar buiten. 

Als je je huis goed isoleert heb je dus minder warmteverlies.

Twee standaard situaties

Water opwarmen in een pan is de standaard situatie voor soortelijke warmte, met formule Q = c . m. ΔT

De warmtestroom door een raam is de standaard situatie voor de geleidingscoëfficiënt, met formule P = λ . A . ΔT / d

Geleidbaarheid

Als we een kamer verwarmen, dan verliezen we continu warmte via o.a. de ramen. De warmte die we per seconde verliezen door een oppervlak als een raam noemen we de warmtestroom (P), zie afbeelding hiernaast. Net als bij het vermogen gebruiken we hiervoor de eenheid watt (W). We kunnen de warmtestroom als volgt berekenen:

waarin:

P     = warmtestroom (W)

λ     = warmte geleidingscoëfficiënt (W·m^-1·K^-1)

A     = oppervlakte (m²)

T     = temperatuur (K)

d     = dikte (m)

ΔT wordt bij geleidbaarheid gedefineerd als zijnde het verschil in temperatuur binnen en buiten:

P=λA​d​​ΔT​​

ΔT=T​binnen​​−T​buiten​​