Even interessant als de effecten van warmteoverdracht op een systeem zijn de methoden waarmee dit gebeurt. Telkens wanneer er een temperatuurverschil is, vindt er warmteoverdracht plaats. Warmteoverdracht kan snel plaatsvinden, zoals door een kookpan, of langzaam, zoals door de wanden van een picknick-ijskast. We kunnen de snelheid van warmteoverdracht regelen door materialen te kiezen (zoals dikke wollen kleding voor de winter), door de luchtbeweging te regelen (zoals het gebruik van tochtstrips rond deuren), of door de keuze van kleur (zoals een wit dak om het zonlicht in de zomer te weerkaatsen). Bij zoveel processen is warmteoverdracht betrokken, dat het moeilijk is je een situatie voor te stellen waarin geen warmteoverdracht plaatsvindt. Toch vindt elk proces met warmteoverdracht slechts op drie manieren plaats:

1. Geleiding is warmteoverdracht door stilstaande materie door fysiek contact. (De materie is stilstaand op macroscopische schaal – we weten dat er thermische beweging is van de atomen en moleculen bij elke temperatuur boven het absolute nulpunt). De warmteoverdracht tussen de elektrische brander van een fornuis en de bodem van een pan geschiedt door geleiding.
2. Convectie is de warmteoverdracht door de macroscopische beweging van een vloeistof. Dit type overdracht vindt bijvoorbeeld plaats in een fornuis met geforceerde lucht en in weersystemen.
3. Warmteoverdracht door straling vindt plaats wanneer microgolven, infraroodstraling, zichtbaar licht, of een andere vorm van elektromagnetische straling wordt uitgezonden of geabsorbeerd. Een voor de hand liggend voorbeeld is de opwarming van de aarde door de zon. Een minder voor de hand liggend voorbeeld is warmtestraling van het menselijk lichaam.

Wij onderzoeken deze methoden in de volgende drie modules in meer detail. Elke methode heeft unieke en interessante kenmerken, maar alle drie hebben ze één ding gemeen: ze dragen warmte over uitsluitend door een temperatuurverschil Figuur 1.

• Warmte wordt via drie verschillende methoden overgedragen: geleiding, convectie en straling.

Conceptuele vragen

1: Wat zijn de belangrijkste methoden voor warmteoverdracht van de hete kern van de aarde naar het aardoppervlak? Van het aardoppervlak naar de ruimte?

2: Als ons lichaam te warm wordt, reageert het door te zweten en de bloedcirculatie naar het oppervlak te verhogen om de thermische energie weg te voeren van de kern. Welk effect heeft dit op een persoon in een warm bad van 40,0o C?

3: Figuur 2 toont een opengewerkte tekening van een thermosfles (ook bekend als een Dewar-fles), een apparaat dat speciaal is ontworpen om alle vormen van warmteoverdracht te vertragen. Leg de functies uit van de verschillende onderdelen, zoals het vacuüm, de verzilvering van de wanden, de dunwandige lange glazen hals, de rubberen steun, de luchtlaag, en de stop.