Warmte
is energie die ontstaat als materiedeeltjes bewegen. Warmte is dus bewegingsenergie
en gaat samen met het leven, zelfs al kan ook materie die wij als dood ervaren,
bewegen en warmte afstaan. In ieder geval staat alles wat absoluut koud is,
absoluut stil. Het was de heer Kelvin die voor het eerst vaststelde dat bij -273
°C het absolute nulpunt wordt bereikt, waarbij elke beweging tot stilstand
komt. Deze -273 °C definieerde hij als 0 Kelvin (K), van waaruit hij
zijn absolute temperatuureenheid ontwikkelde. Aldus smelt ijs bij 273 K en kookt
water bij 373 K.
Wie de handen warm wrijft, weet dat de wrijving
die ontstaat bij deze beweging voor het opwekken van warmte zorgt. Zo is het ook
de wrijving tussen bewegende materiedeeltjes die warmte in de materie opwekt.
Bij vloeistoffen en gassen, waarin de deeltjes nagenoeg vrij door elkaar bewegen,
is het de toevallige botsing tussen deeltjes die warmte produceert. Bij vaste
stoffen kunnen de deeltjes, die nagenoeg letterlijk aan elkaar vast zitten, slechts
door trilling een interne wrijving en aldus warmte opwekken.
Verbranding
is het meest typische voorbeeld van een zogenaamde exotherme chemische reactie,
een uitwisseling tussen deeltjes die warmte voortbrengt. In dit geval brengt de
botsing tussen deeltjes een ware explosie voort, waarbij deeltjes in kleinere
fragmenten uiteenvallen die zich vervolgens met andere deeltjes, de zuurstofatomen,
weer verbinden.
Als 2 voorwerpen “even warm zijn”, betekent
dit dat ze eenzelfde temperatuur hebben, waarbij de temperatuur staat voor de
warmte-intensiteit. Dat is een directe maatstaf voor de interne beweging van deeltjes.
Maar deze twee voorwerpen, zelfs al hebben ze eenzelfde volume of gewicht, bevatten
niet noodzakelijk evenveel warmte.
Warmte-energie werd voorheen uitgedrukt in calorieën,
waarbij 1 calorie de warmte is nodig om 1 gram zuiver water bij 15°C met 1°C
te doen stijgen onder atmosferische druk. Vandaag wordt warmte-energie eerder uitgedrukt
in joule, waarbij 1 cal = 4,185 J. De joule is evenwel een maat voor arbeid of
beweging, het mechanische equivalent van de calorie.
Hoeveel warmte twee voorwerpen met eenzelfde temperatuur
en een gelijk volume of gewicht bevatten, is afhankelijk van de soortelijke warmteopnamecapaciteit
van de materies waaruit deze twee voorwerpen bestaan. Zo kan 1 kubieke meter speksteen
3.000 kJ warmte opnemen voor elke graad Celcius dat de temperatuur stijgt. Een
kubieke meter chamottesteen accumuleert slechts de helft zoveel warmte bij eenzelfde
temperatuurstijging (1.430 kJ).
|
