Thermische energie reist van de ene locatie naar de andere tijdens warmteoverdracht. Alle materie draagt warmte over omdat atomen en moleculen van nature dynamische en thermische energie hebben. Warmteoverdracht is de warmtestroom als gevolg van een temperatuurverschil tussen een systeem en zijn omgeving. Temperatuur en warmtebeweging zijn de basisprincipes van warmteoverdracht. Er zijn drie verschillende soorten warmteoverdracht, afhankelijk van het type medium dat wordt gebruikt om warmte over te brengen, namelijk: geleiding, convectie en straling. Geleiding is de directe overdracht van warmte-energie en convectie is de beweging van warmte veroorzaakt door de feitelijke beweging van materie, terwijl straling de overdracht van energie is met behulp van elektromagnetische golven.
Wat is geleiding?
In vaste voorwerpen is er een vorm van warmteoverdracht die geleiding wordt genoemd. Het kan worden uitgelegd als een proces waarbij warmte rechtstreeks van het ene molecuul naar het andere wordt overgedragen; de moleculen bewegen niet inherent, maar trillen alleen min of meer snel tegen elkaar. Geleiding is een langer proces dan convectie of straling, omdat moleculen nodig zijn om met elkaar in contact te komen. Energiedichte atomen en moleculen botsen vaker met andere deeltjes en hebben meer dynamische energie. Ze zijn heet. Bij de botsing van hete en koude stoffen wordt een kleine hoeveelheid energie overgedragen, waarna de geleiding wordt verdreven.
Voorbeelden
- Een pan verwarmen op de brander.
- Wanneer je kleding strijkt, ontvangt de vezel warmte van het strijkijzer.
- Water wordt verwarmd door het in te brengen met een hete aandrijving van ijzer.
- In aanraking komen met een dampende koffiekop.
- Je handpalm wordt gekoeld door ijs.
Wat is convectie?
Convectie is de overdracht van warmte van de ene plaats naar de andere, mogelijk gemaakt door de stroom van vloeistoffen of vloeistoffen, en dit gebeurt in zowel vloeistoffen als gassen. Vloeistof zet uit en verliest dichtheid als het wordt verwarmd. Terwijl het naar boven beweegt, duwt de verwarmde vloeistof naar beneden in de richting van de warmtebron, waardoor de koude vloeistof die zich erboven bevond, wordt gescheiden. Vloeistof zal voortdurend van een gebied met hoge hitte naar lage hitte bewegen terwijl de koude vloeistof opwarmt en naar boven stijgt.
Voorbeelden
- Een brander gebruiken om water te verwarmen.
- Land- en zeewind
- In tegenstelling tot een oven die alleen verwarmingscomponenten of een gasvlam gebruikt, circuleert een convectieoven verwarmde lucht terwijl er gelijkmatiger wordt gekookt.
- Warme lucht stijgt, koelt af en daalt.
- Smeltend ijs.
Wat is straling?
Zowel convectie als geleiding vereisen een transportmiddel om warmte over te brengen. Ter vergelijking: straling is een vorm van warmteoverdracht waarbij er geen fysiek contact wordt gemaakt tussen de twee dingen. Straling is de naam die wordt gegeven aan het warmteoverdrachtsproces waarbij geen transportmiddel nodig is. Omdat warmte niet door moleculen gaat, verwijst het naar de beweging van warmte in golven. Warmte kan tussen objecten worden overgedragen zonder dat ze elkaar nauw raken. Deze methode om warmte te verplaatsen maakt gebruik van elektromagnetische straling.
Voorbeelden
- Door middel van open haarden wordt warmte naar een ruimte uitgestraald.
- Je huid wordt verwarmd door de straling van de zon.
- het comfort dat je ervaart dichtbij een kampvuur of kachel.
- Het licht dat een gloeilamp produceert.
- De thermische energie in voedsel wordt verhoogd door de microgolfstraling die een magnetronoven produceert.
Verschil tussen geleiding, convectie en straling
Basis van vergelijking | Geleiding | Convectie | Straling |
|---|---|---|---|
| Definitie | Geleiding is een procedure waarbij warmte wordt overgedragen tussen objecten door middel van fysiek contact. | Convectie is het type warmteoverdracht waarbij er een energietransformatie plaatsvindt in de vloeistof. | Straling verwijst naar het proces waarbij warmte tussen dingen wordt overgedragen zonder directe fysieke aanraking. |
| Warmteoverdracht | Een lichaam of voorwerp met een hoge temperatuur zal warmte overbrengen naar een lichaam of voorwerp met een lage temperatuur. | Een gebied met een lage dichtheid verzendt warmte naar een locatie met een hoge dichtheid. | Atomen en verbindingen brengen energie over via hun draaiende en vibrerende bewegingen. |
| Snelheid van warmteoverdracht | Langzaam in vergelijking met convectie en straling. | Sneller dan geleiding, maar langzamer dan straling. | Snelst in vergelijking met geleiding en convectie. |
| Temperatuureffect | Gaat door totdat de temperaturen van beide items hetzelfde zijn. | Deze warmteoverdracht gaat door zolang er een temperatuurverschil is. | Zolang er energie is om uit te zenden, gaat de transmissie door. |
| Komt voor via | Verhit vaste stoffen. | Vloeistoffen of vloeistoffen of gassen. | Elektromagnetische golf |
| Oorzaak | Door een temperatuurverandering. | Vanwege verschillen in dichtheid. | Alle dingen veroorzaken dit fenomeen wanneer de temperatuur hoger is dan 0 K. |
| Wet van reflectie en breking. | Volgt niet. | Volgt niet. | Het volgt. |
| Beïnvloedende faktoren | Temperatuur en kinetische energie. | De dichtheid van vloeistoffen. | Temperatuur. |
| Voorbeeld | Een pan verwarmen op de brander. | Smeltend ijs. | Het licht dat een gloeilamp produceert. |