Warmte, temperatuur, gewaarwording en warmtecomfort

Wat verbindt warmte en temperatuur, massa en thermische energie, dat wat wij voelen, en het warmtecomfort?

Deze begrippen worden voortdurend door elkaar gehaald, het loont dus elk te bepalen en te zien hoe zij samenhangen.

Warmte is een vorm van energie die overgaat, tussen twee lichamen van verschillende temperatuur, en zij gaat altijd van het warmere naar het koelere lichaam.

Warmte is het overgaan van energie van het ene voorwerp op het andere. Zij is de energie van de beweging van de deeltjes in een voorwerp.

Temperatuur is de maat voor hoe heet een lichaam is. Zij meet hoe sterk de deeltjes in de stof bewegen. Hoe sneller die atomen of moleculen bewegen, hoe hoger de temperatuur.

De massa is de hoeveelheid atomen die de stof bevat.

Hoe meer moleculen een voorwerp bevat, hoe meer thermische energie het vasthoudt.

Hoe hoger de temperatuur van een voorwerp, hoe meer thermische energie het vasthoudt.

En in beide gevallen ook omgekeerd.

Neem een glas water van 70 °C en een bad vol water van 25 °C. Welke hoeveelheid water houdt de meeste thermische energie vast?

De temperatuur is in het glas veel hoger, maar het glas bevat veel minder moleculen. De thermische energie is in het glas daarom kleiner dan in het bad, hoewel het bad koeler is.

Stel dat wij een zwembad willen verwarmen, met een emmer water van 35 °C, en een tweede bad met een glas zeer heet water van 70 °C.

Vervang de watermoleculen door bankbiljetten:

een emmer vol biljetten van 50 euro en een glas vol biljetten van 100 euro.

Het totaalbedrag in de emmer is veel groter dan dat in het glas.

In het glas is de kwaliteit van het hete water, als de waarde van elk biljet, hoger.

In de emmer is de hoeveelheid warm water, als het aantal biljetten, groter.

Het is de snelheid van de moleculen die de kwaliteit van het warme bepaalt. Die kwaliteit hangt alleen van hun snelheid af en heeft met hun totale massa niets te maken.

Hoewel de watermoleculen in de emmer zich langzamer bewegen, zijn het er veel meer. Wat hun aan snelheid ontbreekt, maken zij in aantal goed. De hoeveelheid van het warme hangt zowel van de massa als van de snelheid af.

Het grote verschil tussen temperatuur en warmte is dat de temperatuur alleen van de snelheid afhangt, terwijl de warmte van beide afhangt, van snelheid en massa.

Kwaliteit van het warme = temperatuur = snelheid

Hoeveelheid van het warme = warmte = snelheid + massa

Het water in het glas heeft een zeer hoge temperatuur, maar houdt zeer weinig warmte vast. Het water in de emmer heeft een veel lagere temperatuur, maar houdt veel meer warmte vast.

Tot slot: een emmer water van 35 °C verwarmt een zwembad doeltreffender dan een glas water van 70 °C.Hoeveelheid bij lagere temperatuur verslaat kwaliteit bij hogere.

De thermische energie hangt af van de massa van een lichaam en van hoe sterk de deeltjes erin bewegen.

Thermische energie = massa + temperatuur

Een lichaam van 25 °C met een veertig keer groter uitwisselingsvlak dan een heet lichaam van 70 °C houdt aanzienlijk meer thermische energie vast.

Die grotere massa, verbonden met temperaturen die laag blijven, dicht bij die van de huid, is wat wij warmtecomfort noemen.

Wat wij voelen is de verbinding tussen het begrip warmte en het begrip temperatuur.

Hier een korte proef die het toont.

Neem drie even grote bakken, elk met een andere temperatuur.

Houd de linkerhand in die met 5 °C en de rechter in die met 35 °C, dertig seconden lang.

Neem dan beide handen eruit en houd ze in de middelste bak, waarvan het water 20 °C is.

Wat zult u voelen?

Uw linkerhand meldt een gewaarwording van warmte, terwijl uw rechter een gewaarwording van kou meldt. En toch heeft de bak voor beide handen 20 °C.

Wat aantoont dat wat wij voelen een echte gewaarwording is die thermisch gezien toch verkeerd zit, en dat warmte en temperatuur twee verschillende dingen zijn.

Het warmtecomfort is een nauwe verhouding tussen de massa van een lichaam en zijn temperatuur.

Een stralingsplafond biedt het grootst mogelijke vlak voor de warmte-uitwisseling bij de laagst mogelijke temperatuur.

Die overeenstemming tussen vlak en bedrijfstemperatuur, samen met het ontbreken van elke hindernis voor de verspreiding van die energie, maakt het stralingsplafond tot de doeltreffendste manier van verwarmen onder de beschikbare.

Het benut dezelfde beginselen die de werking van het zonlicht bepalen, waaruit onze voorstelling van comfort überhaupt stamt.