Varme

Varme - Summen av alle energiformer i et lukket system er konstant (Helmholtz 1874). Summen av endringer for alle energiformer (elektrisk, kjemisk osv.) viser seg som enten tilført eller avgitt varme og arbeid. Arbeid W (work) er kraft (F, force) ganger vei (s) og kan angis som

Arbeid

hvor P (pressure) står for trykk, V for volum, A for areal, F for kraft og s for vei. Arbeid får enheten Newton×meter (N×m). Endring i indre energi i et system er summen av varme (Q) og arbeid (W). Kinetisk bevegelse av molekyler og molekylkollisjoner forklarer sammenhengen mellom trykk, temperatur, energi og varme. Den energimengde som trengs for å gi ett gram av et stoff en temperaturstigning på 1K kalles varmekapasitet eller spesifikk varme for stoffet og angis i enheten J mol-1 K-1. Mellom to objekter kan varme overføres som:

1) Varmestråling som er infrarød elektromagnetisk stråling (ifølge Stefan-Boltzmanns lov),

2) Varmeledning (konduksjon) som er varmeoverføring gjennom fast stoff eller

3) Varmestrømning (konveksjon) som er varmebevegelse i gass eller væske. Varmeledning er energi som beveger seg gjennom et objekt som har en temperaturgradient f.eks. mellom solsiden og skyggesiden av en trestamme. Varmeledningsfluksen er angitt som:

Varmeledningsfluks

hvor delta x er overføringsveien, K er varmeledningskoeffisienten spesifikk for hvert stoff, delta T/delta x er temperaturgradienten.

Energioverføring ved varmestrømning (konveksjon) skjer mellom et objekt og en omgivende strømmende væske eller luft. f.eks. overføring av varme fra et blad til lufta omkring.

Varmestrømningsfluksen er gitt ved

Varmestrømningsfluks

hvor hc er varmeledningskoeffisienten (varmeovergangstall) og T1 og T2 er temperaturen på de to stedene som det overføres varme imellom. Konveksjon kan enten være fri eller påtvunget (vind).

Varmeovergangstall kan erstattes av empiriske dimensjonsløse tall for å beskrive strømningsforholdene av en væske eller gass rundt et objekt (f.eks. et blad), og omfanget av laminær og turbulent strøm rundt objektet, og fri eller påtvunget konveksjon. Reynoldstall, Nusselttall og Grashoftall er eksempler på dimensjonsløse tall. Temperatur kan måles med et flytende termometer med enten kvikksølv eller alkohol; med et infrarødt termometer som baserer seg på Stefan-Boltzmanns lov; med motstands(resistanse)termometer eller med termoelement (termokobling). Pt-100 er et resistansetermometer som viser motstand lik 100 ohm ved null grader og hvor motstanden endrer seg tilnærmet lineært innen et biologisk temperaturområde. Latent varme er endring i avgitt eller opptatt energi når tilstandsformen endres.

Tilbake til hovedside

Publisert 4. feb. 2011 10:56 - Sist endret 19. juni 2019 10:39