Is er wetenschappelijk gezien een verschil tussen warmte en temperatuur als begrip?

kempeneers, 16 jaar
9 januari 2010

Warmte en temperatuur worden constant door mekaar gebruikt, maar is er eigenlijk wetenschappelijk gezien een verschil tussen deze twee begrippen?

Antwoord

Dag Marie

Het grote verschil tussen warmte en temperatuur is dat warmte een energie is en temperatuur een... temperatuur. (Temperatuur is een van de 7 SI-basisgrootheden.) De eenheid van warmte is dus de joule en de eenheid van temperatuur is dus de kelvin (of graden celsius of...) Als de termen door elkaar gebruikt worden is dat eigenlijk fout, het zijn twee verschillende grootheden. Een energie en een temperatuur kun je niet met elkaar vergelijken. Maar beide grootheden hebben erg veel met elkaar te maken, dus is het niet zo raar dat ze soms door elkaar gebruikt worden.

De temperatuur is een maat voor hoe warm iets aanvoelt. Een stof voelt warmer aan als de kinetische energie van haar deeltjes hoger is. (Zie het deeltjesmodel: alle deeltjes bewegen tenzij ze zich bevinden bij 0 K (nul Kelvin), en ze bewegen des te meer naarmate de temperatuur hoger is.) Nu is het zo dat een stof op een bepaalde temperatuur die in contact is met een stof op een lagere temperatuur van haar energie zal afgeven aan die stof met lagere temperatuur. Dat zal zo blijven doorgaan tot beide stoffen op dezelfde eindtemperatuur gekomen zijn. Deze gemeenschappelijke eindtemperatuur zal lager zijn dan de oorspronkelijke temperatuur van de "warmste" stof (de stof met hoogste begintemperatuur dus) en hoger dan de oorspronkelijke temperatuur van de koudste stof. Dat wil zeggen dat de eerste stof een deel van haar kinetische energie heeft doorgegeven aan de andere, die nu dus meer kinetische energie heeft. Die energie die doorgegeven wordt is nu precies die "warmte".

Om je het verschil nog duidelijker te maken, lanceer ik de volgende formule van warmte. Warmte (dus de energie die overgedragen wordt van een warmere naar een koudere stof) krijgt de notatie Q, m staat voor de massa van de stof, c is de soortelijke warmtecapaciteit van de stof (een groot woord waar je zeker nog meer mee te maken krijgt en iets typisch voor de soort stof), Te is de eindtemperatuur en Tb is de begintemperatuur van de stof. Een stof die een warmte Q krijgt, zal stijgen in temperatuur, een stof die een warmte Q afgeeft, zal dalen in temperatuur. Volgende formule geldt:

Q = m . c . ( Te - Tb )

Voorbeeld: water heeft een grotere soortelijke warmtecapaciteit c dan olie, wat met bovenstaande formule wil zeggen dat als je 1 kg water en 1 kg olie een zelfde warmte Q geeft (bijvoorbeeld even lang op eenzelfde vuur zet) en als water en olie allebei eenzelfde begintemperatuur hadden, dan zijn Q, m en Tb voor water en olie gelijk. Aangezien c bij water hoger is dan bij olie, zal Te bij water lager zijn dan bij olie. (Reken desnoods eens na met zelfgekozen cijfervoorbeelden.) Het hangt dus van de stof af ( via c) hoe die de warmte zal omzetten in kinetische energie van haar deeltjes. Water zal dus niet zo'n hoge eindtemperatuur hebben als olie, hoewel ze beiden dezelfde energie (warmte) gekregen hebben.

Ik heb tot nu toe buiten beschouwing gelaten dat stoffen van aggregatietoestand kunnen veranderen ( vast-vloeibaar-gasvormig) door afstaan of opnemen van warmte. Hier zie je nochtans het duidelijkste verschil tussen temperatuur en warmte. Ik neem direct een voorbeeld. Als je een pot water van 20 ºC opwarmt, geef je via de kookplaat de hele tijd energie, warmte dus, aan het water. Het water neemt die enegie op en de kinetische energie van de waterdeeltjes wordt dus steeds hoger, de temperatuur zal stijgen. De warmte wordt gebruikt om de temperatuur te laten stijgen. Dit gaat zo door tot het water 100 ºC is en begint te koken. De pot blijft op de kookplaat staan, dus je blijft warmte geven, maar de temperatuur zal 100ºC blijven tot alles verdampt is. De warmte gaat tijdens het koken niet meer naar de kinetische energie van de waterdeeltjes, want de temperatuur blijft constant  100ºC, maar naar de potentiele energie van de waterdeeltjes. De gasvormige toestand heeft namelijk een hogere energie (potentieel) dan de vloeibare toestand. Om dat water in die hogere energietoestand te krijgen (gas in plaats van vloeibaar), heeft het water energie, warmte, nodig. Warmte gaat hier dus helemaal niet naar temperatuurstijging.

Warmte en temperatuur zijn dus zeker verschillende dingen.

Reacties op dit antwoord

Er zijn nog geen reacties op deze vraag.

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Zoek andere vragen

© 2008-2022
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door EOS vzw