## 2h. Warmte, energie, energieomzettingen en warmteverspreiding of -transport

We hebben het al gehad over warm en koud en over temperatuur. Nu gaan we het hebben over warmte en warmteoverdracht.

Wat is dat, warmte?

Warmte is een vorm van energie. Maar wat is energie? Energie zorgt ervoor dat je iets kunt doen. dat er iets kan veranderen. Dat klinkt vaag. Maar laat ik wat voorbeelden geven. Je kent misschien elektrische energie. Die komt uit een batterij, uit een dynamo of uit het stopcontact (en dus van de energiecentrale; dat is ook een soort dynamo). Elektrische energie zorgt ervoor dat we iets in beweging kunnen zetten (bijvoorbeeld een ventilator, een fiets of een auto), iets kunnen verwarmen (met een kachel of een magnetron), licht kunnen maken (een lamp) enzovoort.

Eigenlijk zetten we dan de ene vorm van energie om in een andere. Elektrische energie in bewegingsenergie, warmte en licht, in de voorbeelden die ik net gaf. Het omgekeerde kan ook. En in de batterij zit chemische energie in de vorm van een aantal stoffen bij elkaar. Als die met elkaar reageren (een chemische reactie), zetten ze chemische energie om in elektrische energie.

Alle vormen van energie kunnen in elkaar worden omgezet. Zo kun je bijvoorbeeld met bewegingsenergie elektrische energie produceren (dat doen de wieken van een windturbine bijvoorbeeld, met behulp van een dynamo), kun je met lichtenergie iets verwarmen (denk maar aan de zon of aan een ouderwetse gloeilamp, die heel veel warmte geeft) en kun je met warmte bewegingsenergie opwekken (als iets warm wordt, zet het uit en gaat er iets bewegen). Met licht kun je ook een gat branden in een materiaal (denk aan een brandglas of een laser). En met bewegingsenergie kun je iets kapot maken of ergens een gat in maken (denk aan een kogel die wordt afgeschoten).

Energie gaat nooit verloren. Dat noemen we de Wet van behoud van energie. De ene vorm van energie kan alleen maar omgezet worden in andere vormen. En bij elke omzetting ontstaat in ieder geval warmte; soms veel, soms maar een beetje.

Eigenlijk is warmte de (gemiddelde) bewegingsenergie van de deeltjes in een stof. We zagen eerder al dat de temperatuur aangeeft hoe snel de deeltjes in een stof bewegen. (Hoe bewegingsenergie nu precies samenhangt met snelheid zullen we later ontdekken).

Warmte heeft een aantal kenmerken:

- Als iets warm wordt, zet het uit. Als het weer afkoelt, krimpt het weer.
- Warmte gaat altijd van warm naar koud; of beter: van iets met een hoge temperatuur naar iets met een lagere temperatuur. Dat kun je je misschien wel voorstellen: als in een materiaal deeltjes met hoge snelheid (hoge temperatuur) botsen op deeltjes met lage snelheid (lage temperatuur), gaan de laatste sneller bewegen en de eerste wat langzamer. De laatste worden dus 'warmer', de eerste 'kouder'.
- Er zijn drie manieren waarop warmte zich kan verplaatsen (van hoge naar lage temperatuur dus): door warmtegeleiding, door warmtestroming en door warmtestraling.

Laat ik nog een paar filmpjes tonen om dit te illustreren.

Warmtegeleiding

Kijk eens naar dit filmpje: https://www.youtube.com/watch?v=xKrDM6LBHoQ

Wat gebeurt hier nu precies?

Dit is een voorbeeld van warmtegeleiding. Daarbij geven de deeltjes in een stof hun (bewegings)energie aan elkaar door, terwijl ze zelf niet van plaats veranderen. Dit kan alleen als er contact is tussen de delen van een materiaal. Of tussen twee materialen.

Warmtestroming

Kijk eens naar dit fimpje: https://youtu.be/tDbAjM-7n9Y

Wat gebeurt hier?

Dit is een vorm van warmtestroming. Daarbij nemen de deeltjes in een stof (hier water, met een kleustof) hun energie mee terwijl ze zelf ook op reis gaan. Er stroomt dus daadwerkelijk stof, materiaal. Daarom noemen we het warmtestroming. Dat kan alleen in gassen en vloeistoffen.

Warmtestraling

De derde vorm van verplaatsing van warmte heet warmtestraling. Die kennen we van de zon, het zonlicht. Of van een gloeilamp en een warmtelamp. Hierbij is er geen sprake van stof die de warmte meeneemt of overdraagt. Denk maar aan de zon. Tussen de zon en de aarde is er niets, alleen vacuüm. Toch bereiken de zonnestralen ons en maken die ons warm. (Wat straling en licht precies zijn, komen we later tegen)

Verwerking

➜ Kun je nu ook verklaren wat hier gebeurt? https://youtu.be/NEE6k20MtNc
Kijk eens naar dit filmpje: ´https://www.youtube.com/watch?v=SK7jwXSPy0U&index=2&list=PLvNe1TtANR0zfo-JX7jqkZWJSSDKMW5u1 (Dit heet de proef van Tyndall) En dit filmpje: ´https://www.youtube.com/watch?v=oN3kLZPhxSY&list=PLvNe1TtANR0zfo-JX7jqkZWJSSDKMW5u1 (Dit heet de bolproef van 's Gravesande)
➜ Kun je nu verklaren wat in deze twee proefjes allemaal gebeurt?