Warmtetransport 1AH

• Nask / Techniek
• Middelbare school
• vmbo t, mavo
• Leerjaar 1

Warmtetransport:

Geleiding & Stroming & Straling

Waar denk jij aan bij warmte?

Leerdoelen

Na deze les weet/kan je:

• Ik kan de drie manieren van warmtetransport noemen en uitleggen hoe die werken.  
  
• Ik kan uitleggen hoe het warmtetransport via stroming in een kamer in zijn werk gaat.   
  
• Ik kan aangeven wat het belangrijkste verschillen zijn tussen warmtetransport via geleiding, stroming en straling
• Ik kan zeggen wat goede en wat slechte warmtegeleiders zijn.  

Warmtetransport

Vormen van warmtetransport 

De warmte die een warmtepomp of cv-ketel geeft, wordt vervoerd naar de verschillende kamers in huis. Daarbij kom je verschillende vormen van warmtetransport tegen:

• Het staal van een radiator geleidt de warmte ‘van binnen de radiator naar buiten de radiator’  Dit is warmtegeleiding.
  
• De lucht rond de radiator gaat stromen, doordat die lucht wordt verwarmd. De warme lucht verspreidt zich door de hele kamer. Dit is warmtestroming.
  
• De hete radiator straalt infrarode straling uit, de kamer in. Dit is warmtestraling

Warmte verplaatsing door Geleiding

Het warmtetransport in een radiator

Als de cv-ketel aanstaat, wordt er voortdurend heet water naar de radiatoren gepompt. Wanneer je een koude radiator opendraait, wordt hij snel gevuld met heet water. De buitenkant van de radiator wordt dan bijna meteen heet. Dat komt doordat het staal van de radiator een goede warmtegeleider is: de warmte verplaatst zich gemakkelijk van de binnenkant van de radiator naar de buitenkant.

  

In de radiator vindt het volgende warmtetransport plaats:

1 Het hete water geeft warmte af aan de binnenkant van de radiator.

2 De warmte wordt door warmtegeleiding naar de buitenkant van de radiator vervoerd.

3 De buitenkant geeft warmte af aan de lucht en de voorwerpen in de kamer.

Vorm van warmtetransport die plaatsvindt in vaste stoffen zoals metalen.

Warmtetransport door geleiding

Bij warmtegeleiding verplaatst de warmte zich door een stof, zoals het metaal van een radiator.

Warmte verplaatst zich altijd van de plaats met de hoogste temperatuur naar een plaats met de laagste temperatuur.

Je noemt dit warmtetransport door warmtegeleiding.

Goede en slechte warmtegeleiders

• Alle metalen zijn goede warmtegeleiders.

• kunststoffen / gassen/vloeistoffen zijn slechte warmtegeleiders. Ze geven de warmte maar heel langzaam door. 

• De knop van een radiator  is een ........warmtegeleider.
  

• Handvat van je fiets op een winterse dag is een ........warmtegeleider.

Je ziet er een aantal in de volgende figuur.

Goede en slechte warmtegeleiders in de keuken.

Wat is warmtegeleiding?

1. Warmte verplaatst zich MET de stof
2. Warmte verplaatst zich ZONDER hulp van stof
3. Warmte verplaatst zich DOOR de stof

Isolatie

De bakstenen waar veel huizen van zijn gemaakt, geleiden de warmte vrij goed. Dat betekent dat er door de muren van je huis veel warmte naar buiten kan verdwijnen. Hierdoor wordt het in huis koeler nadat de verwarming is uitgegaan. Na een tijdje gaat de verwarming dan ook opnieuw aan. Om warmteverlies door de muren te voorkomen, kun je de muren isoleren

Metalen zijn goede warmte geleiders?

1. Waar
2. Niet waar

In de winter voelt het metaal van een fiets kouder aan dan de kunststof handvatten. Hoe komt dat?

1. Metaal is een betere warmte geleider dan kunststof
2. Metaal is een slechtere warmte geleider dan kunststof

Een muur bestaat niet uit 1 laag bakstenen, maar uit twee. Tussen de twee lagen bakstenen is ruimte die je kunt vullen met isolatiemateriaal. Omdat isolatiemateriaal warmte slecht geleidt, wordt het warmteverlies naar buiten beperkt.

Maar ook kleinere aanpassingen kunnen ervoor zorgen dat je minder energie verbruikt. Zo kun je bijvoorbeeld je huis beter isoleren door naden en kieren te dichten, cv-leidingen in onverwarmde ruimtes te isoleren en folie achter radiatoren te plakken.

Het aanbrengen van isolatiemateriaal bij de bouw van een huis.

Hoe zorgt isolatiemateriaal ervoor dat je huis warm blijft?

1. Isolatiemateriaal geeft goed warmte door, hierdoor komt er warmte je huis binnen
2. Isolatiemateriaal laat slecht warmte door, hierdoor blijft de warmte in je huis
3. Isolatiemateriaal laat slecht warmte door, hierdoor warmt je huis op

Lucht: een slechte warmtegeleider

Ook door ruiten kan veel warmte naar buiten verdwijnen. Zeker als de ruit bestaat uit één laagje dun glas. Het warmteverlies kun je tegengaan door dubbelglas aan te brengen.

Tussen deze twee lagen glas bevindt zich lucht. Stilstaande lucht geleidt de warmte slecht, waardoor het warmteverlies naar buiten wordt beperkt.

4.5 Warmte verplaatsing door Stroming

Warmte verplaatsing door Stroming

Stroming in de lucht

Een hete radiator geeft voortdurend warmte af aan de lucht eromheen. Daardoor krijgt deze lucht een hogere temperatuur. Warme lucht zet uit.

Tegen het plafond koelt de warme lucht langzaam af. Ten slotte zakt de afgekoelde lucht aan de andere kant van de kamer weer naar beneden.

Ondertussen beweegt er koude lucht van onder en opzij naar de radiator toe. Deze lucht zal weer verwarmd worden en opstijgen.

Stroming in een kamer.

Welke bewering is waar?

1. Als lucht warmer wordt, krimpt de lucht en stroomt omhoog
2. Als lucht warmer wordt, krimpt de lucht en stroomt omlaag
3. Als lucht warmer wordt, zet de lucht uit en stroomt omhoog
4. Als lucht warmer wordt, zet de lucht uit en stroomt omlaag

Warmtestroming in water

Als water op één plaats wordt verwarmd, kan er in het water een stroming ontstaan. Deze stroming kun je gebruiken om het water door een cv-installatie te laten stromen. Je hebt dan geen pomp nodig.

  

In de volgende figuur zie je zo’n cv-installatie. Het water wordt verwarmd bij A, zet uit en wordt lichter. Daardoor stijgt het water in de buis. Het water geeft warmte af bij B. Het water koelt af en stroomt verder. Bij A wordt het water opnieuw verwarmd.

Een cv-installatie zonder pomp.

Bekijk de afbeelding.
Welke vorm van warmtetransport worden weergegeven door de pijlen?

1. geleiding
2. isolatie
3. stroming
4. warmteverleis

De cv-pomp

Een cv-installatie zonder pomp is niet erg handig. Het water stroomt maar langzaam rond. Daardoor duurt het lang voor de radiatoren goed warm zijn. Bovendien moet je de cv-ketel in de kelder plaatsen. Moderne cv-ketels hebben daarom altijd een pomp. Zo’n pomp kan het hete water net zo snel laten rondstromen als nodig is. Een bijkomend voordeel is dat je de cv-ketel overal in huis kunt plaatsen.

Warmte verplaatsing door Straling

Warmtetransport door straling

Op de volgende figuur staat een foto van een zonnehuis.

De zon levert een groot deel van de warmte die voor het verwarmen van zo’n huis nodig is. Alleen op echt heel koude dagen moet je de cv-ketel inschakelen.

Figuur 1: Zonnehuizen hebben veel ramen aan de zuidzijde.

Welke soorten warmte zijn voorbeelden van warmtestraling?

1. warmte van de zon
2. warme wind
3. warmte van een oven
4. warmte van een lamp

Is de uitspraak juist of onjuist?
Warmtestraling is alleen mogelijk door stoffen die warmte goed geleiden.

1. juist
2. onjuist

Verwarmen door stroming en straling

Radiatoren verwarmen een kamer zowel door stroming (50 tot 70%) als door straling (30 tot 50%).

 Zie figuur 3.

Warmtestroming en warmtestraling bij een radiator. 

Noem 3 dingen die je geleerd hebt.

Welke onderwerpen zijn je nog niet duidelijk?