De stralingswet en de constante van Stefan-Boltzmann (incl. voorbeeldopgave)

Warmtetransport, fysica, natuurkunde
q ~ T4
q = warmtestroomdichtheid (in W/m2)
T = de absolute temperatuur (in K)
qz = σ · T4
ε = "qx" /"qz" (qx = ε · σ · T4)


qz = warmtestroomdichtheid van een absoluut zwart lichaam (in W/m2)
qx = warmtestroomdichtheid van voorwerp X (in W/m2)
ε = emissiefactor (geen eenheid)

Vb: εvantazwart = 0,9996

σx = ε · σ (qx = σx · T4)

σx = stralingsgetal (in W/(m2·K4))
ε = emissiefactor (geen eenheid)
σ = de constante van Stefan-Boltzman = 5,67 · 10-8 W/(m2·K4)

qz = warmtestroomdichtheid van een absoluut zwart lichaam (in W/m2)
σ = de constante van Stefan-Boltzmann = 5,67 · 10-8 W/(m2·K4)
Φ = q · A
Φ = warmtestroom (in W) = thermisch vermogen
q = warmtestroomdichtheid (in W/m2)
A = oppervlak (in m2)
q = "Δθ" /"Rc" en q = "ΔT" /"Rc"
q = warmtestroomdichtheid (in W/m2)
"Δθ" = temperatuurverschil (in °C) en "ΔT" = temperatuurverschil (in K)
Rc = warmteweerstand (in (m2·K)/W)
U = "1" /"Rc" "R"c = "1" /"U"
U-waarde (was vroeger de k-waarde) is de warmtedoorgangscoëfficiënt
Noot: bij een hoge U-waarde hoort een kleine Rc

Conductie
Convectie
Straling
…transport van energie doordat de botsende deeltjes hun bewegings-energie aan elkaar doorgeven doordat er direct contact is tussen de deeltjes.
…geen verplaatsing van materie.
…slecht bij gassen en vloeistoffen.
…heel goed bij metalen
(door vrije elektronen)
...transport van energie doordat warme gassen en vloeistoffen opstijgen. (T ↑ → V ↑ → Fopw ↑) (Fopw = ρ · V · g)
…werkt niet bij vaste stoffen
…er is transport van materie
…transport van warmte door elektromagnetische golven (EM-golven)
…geen materie vereist
…zwarte voorwerpen absorberen de straling beter en het zijn ook betere stralers dan blinkende lichtgekleurde voorwerpen.

Belangrijkste voorwaarde voor warmtetransport
= temperatuurverschil
Merkbare warmte, latente warmte, soortelijke smeltwarmte, soortelijke verdampingswarmte (warmte, deel 2), specifieke smeltwarmte, specifieke verdampingswarmte. Vraagstuk, Fysica, Natuurkunde.
Warmte, temperatuur, warmtecapaciteit, soortelijke warmtecapaciteit en warmtebalans (warmte, deel 1). Soortelijke warmtecapaciteit (= specifieke warmtecapaciteit)…
Q 1 = opwarmen van het ijs (enkel ijs)

Q 2 = smelten van het ijs (ijs + water)

Q 3 = opwarmen van het water (enkel water)

Q 4 = verdampen van het water (water + waterdamp)

Q 5 = opwarmen van de waterdamp (enkel waterdamp)

Q 1 + Q3 + Q5 : merkbare warmtes (toegevoegde warmte leidt tot hogere temp.)

Q 2 + Q4 : latente warmtes (toegevoegde warmte leidt niet tot hogere temp.)

Temperatuur = maat voor de bewegingshoeveelheid van de deeltjes.
Symbool: T en θ
Eenheid: K (kelvin) en °C (graden Celcius)
0 K = -273 °C = absolute nulpunt (T = θ + 273)

Warmte = energieoverdracht onder invloed van een temperatuurverschil.
Symbool: Q
Eenheid: J (joule)
…de hoeveelheid warmte die nodig is om een voorwerp 1 °C (= 1 K) in temperatuur te laten stijgen.

Symbool: C
Eenheid: J/°C (= J/K)
Formule: Q = C · Δθ (Q = C · ΔT)

Δθ = θeind – θbegin (ΔT = Teind – Tbegin )
… de hoeveelheid warmte die nodig is om 1 kg van een bepaalde stof 1 °C (= 1 K) in temperatuur te laten stijgen.

Symbool: c
Eenheid: J/kg·°C (= J/kg·K)
Q = c · m · Δθ (Q = c · m · ΔT)

Δθ = θeind – θbegin (ΔT = Teind – Tbegin )

Vb: cwater = 4186 J/kg·°C
cijs = 2090 J/kg·°C
cijzer = 450 J/kg·°C