Wat is warmte?
Alle materie is opgebouwd uit moleculen en atomen. Deze atomen zijn altijd in verschillende soorten beweging (translatie, rotatie, vibratie). Door de beweging van atomen en moleculen ontstaat warmte of thermische energie. Alle materie heeft deze thermische energie. Hoe meer beweging de atomen of moleculen hebben, hoe meer warmte of thermische energie ze zullen hebben.
Dit is een animatie gemaakt van een korte moleculaire dynamica simulatie van water. De groene lijnen stellen waterstofbruggen voor tussen zuurstof en waterstof. Let op de strakke structuur van water
Waterstofbruggen zijn veel zwakker dan covalente bindingen. Maar als een groot aantal waterstofbruggen samenwerkt, leveren ze een sterke bijdrage. Dit is het geval in het hier getoonde water.
Liquid water heeft een gedeeltelijk geordende structuur waarin voortdurend waterstofbruggen worden gevormd en verbroken. Vanwege de korte tijdschaal (in de orde van enkele picoseconden) zijn er maar weinig bindingen
Wat is temperatuur?
Van de video hierboven die beweging van atomen en moleculen laat zien, is te zien dat sommige sneller bewegen dan andere. Temperatuur is een gemiddelde waarde van energie voor alle atomen en moleculen in een bepaald systeem. De temperatuur is onafhankelijk van de hoeveelheid materie in het systeem. Het is gewoon een gemiddelde van de energie in het systeem.
Hoe wordt warmte overgedragen?
Warmte kan zich op drie manieren van de ene plaats naar de andere verplaatsen: Geleiding, convectie en straling. Zowel voor geleiding als voor convectie is materie nodig om warmte over te brengen.
Als er een temperatuurverschil is tussen twee systemen, zal warmte altijd een manier vinden om van het hogere naar het lagere systeem over te gaan.
CONDUCTIE–
Conductie is de overdracht van warmte tussen stoffen die in direct contact met elkaar staan. Hoe beter de geleider, hoe sneller de warmte wordt overgedragen. Metaal is een goede geleider van warmte. Geleiding vindt plaats wanneer een stof wordt verwarmd, deeltjes zullen meer energie krijgen en meer gaan trillen. Deze moleculen botsen dan tegen naburige deeltjes en dragen een deel van hun energie aan hen over. Dit gaat dan verder en geeft de energie door van het hete uiteinde naar het koudere uiteinde van de stof.
CONVECTIE–
Thermische energie wordt door convectie overgebracht van warme naar koude plaatsen. Convectie treedt op wanneer warmere delen van een vloeistof of gas opstijgen naar koelere delen in de vloeistof of het gas. De koelere vloeistof of het koelere gas neemt dan de plaats in van de warmere gebieden die hoger zijn gekomen. Dit resulteert in een continu circulatiepatroon. Kokend water in een pan is een goed voorbeeld van deze convectiestromen. Een ander goed voorbeeld van convectie is in de atmosfeer. Het aardoppervlak wordt opgewarmd door de zon, de warme lucht stijgt op en koele lucht stroomt naar binnen.
RADIATIE–
Radiation is een methode van warmteoverdracht die niet afhankelijk is van enig contact tussen de warmtebron en het verwarmde voorwerp zoals het geval is bij conductie en convectie. Warmte kan door een lege ruimte worden overgedragen door thermische straling, vaak infrarode straling genoemd. Dit is een soort elektromagnetische straling. Er wordt geen massa uitgewisseld en er is geen medium nodig in het stralingsproces. Voorbeelden van straling is de warmte van de zon, of de warmte die vrijkomt uit de gloeidraad van een gloeilamp.