warmtegeleidingscoefficient afhankelijk vd temperatuur?

Moderator: physicalattraction

Reageer
Berichten: 37

warmtegeleidingscoefficient afhankelijk vd temperatuur?

Een jaar of wat geleden werd vastgesteld dat water met een hogere temperatuur, sneller afkoelt dan water met een lagere temperatuur.
Er was op dat moment geen verklaring voor.

Als warmtegeleiding afhankelijk is van de temperatuur, dan lijkt mij dat een logische verklaring.

Wordt de warmtegeleidingscoefficient wel eens bepaald bij verschillende temperaturen?

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.
Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 48.641

Re: warmtegeleidingscoefficient afhankelijk vd temperatuur?

Ja, zie bijvoorbeeld hier voor een tabelletje rond enkele vaste stoffen:
https://beta.spiraxsarco.com/learn-abou ... t-transfer

Maar mij lijkt dat helemaal geen logische verklaring: want al afkoelende verandert dan die coëfficiënt van die warmere stof toch ook weer terug.

Berichten: 37

Re: warmtegeleidingscoefficient afhankelijk vd temperatuur?

Met sneller wordt bedoeld dat eerder de gewenste lage temperatuur wordt bereikt.
Water van 25 gr zal eerder tot 5 gr gekoeld zijn dan water met 20 gr als begin temperatuur.

Als twee stoffen een homogene temperatuur hebben, dan zullen de atomen een gelijke beweeglijkheid hebben.
De atomen van een stof met hogere temperatuur zal dus in het binnenste een grotere beweeglijkheid hebben.
Dat wil zeggen dat een verandering (afkoeling) sneller doorgegeven wordt naar het binnenste.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 48.641

Re: warmtegeleidingscoefficient afhankelijk vd temperatuur?

Naessens schreef:
za 13 jul 2019, 15:44
Water van 25 gr zal eerder tot 5 gr gekoeld zijn dan water met 20 gr als begin temperatuur.
bron?
(ik ken overigens het Mpemba-effect, dus algemene bronnen daarover zijn vrij zinloos)
Naessens schreef:
za 13 jul 2019, 15:44
Met sneller wordt bedoeld dat eerder de gewenste lage temperatuur wordt bereikt.
dat snap ik, maar dat verandert niks aan het feit dat als eenmaal is afgekoeld tot 20°C de daarbij horende geleidingscoëfficiënt ook weer geldt, en dan zijn we toch terug bij af?

Berichten: 11.833

Re: warmtegeleidingscoefficient afhankelijk vd temperatuur?

Dat Mpeba effect lijkt me de enige logische verklaring.

Water van 25 graden dat je afkoelt naar 5 graden zal gedurende dat proces ook 20 graden zijn op een gegeven moment, en dat punt bereik je pas na enige tijd. Volgens mij hoeft de temperatuur niet homogeen te zijn: als je bijvoorbeeld ijsklontjes maakt is de buitenkant soms bevroren en de binnenkant nog vloeibaar. Daat neemt niet weg dat alle 'laagjes' door alle temperaturen heen moeten voor het op een stabiel eindpunt komt.

Gebruikersavatar
Berichten: 2.221

Re: warmtegeleidingscoefficient afhankelijk vd temperatuur?

Benm schreef:
za 13 jul 2019, 16:24
Dat Mpeba effect lijkt me de enige logische verklaring.
Is dat effect wel afdoende verklaard? Of is het nog steeds slechts een waarneming?

Gebruikersavatar
Berichten: 2.221

Re: warmtegeleidingscoefficient afhankelijk vd temperatuur?

Een simpele simulatie met een (bijzonder sterk) temperatuurafhankelijke warmtegeleidingscoëfficiënt laat het warmere voorwerp het koudere niet 'inhalen' bij afkoelen.

Berichten: 11.833

Re: warmtegeleidingscoefficient afhankelijk vd temperatuur?

Volgens mij is het gewoon een waarneming waarvoor geen eenduidige sluitende verklaring bestaat. Verdamping is een bekend effect maar verklaart het niet volledig, vorming van rijp aan de containers etc worden ook genoemd als mogelijke factoren. Dit heeft echter niets met het water zelf te maken, en als je het in gasdichte containers doet waardoor die verdamping niet meer plaatsvindt bevriest koud water altijd sneller dan warm.


Berichten: 37

Re: warmtegeleidingscoefficient afhankelijk vd temperatuur?

De warmtegeleidingscoefficient verandert afhankelijk van de temperatuur van het materiaal. Als de temperatuur stijgt, dan daalt de warmtegeleidingscoefficient.
Dat blijkt uit het tabelletje waar naar verwezen wordt.
Dat is voor vaste stoffen, maar is dat ook zo voor vloeistoffen?

Berichten: 37

Re: warmtegeleidingscoefficient afhankelijk vd temperatuur?

Is het Mpemba-effect ook bij vaste stoffen?

Gebruikersavatar
Berichten: 2.221

Re: warmtegeleidingscoefficient afhankelijk vd temperatuur?

Naessens schreef:
wo 04 sep 2019, 11:29
De warmtegeleidingscoefficient verandert afhankelijk van de temperatuur van het materiaal. Als de temperatuur stijgt, dan daalt de warmtegeleidingscoefficient.
Niet voor alle materialen, zoals ook al in de tabel te zien is.
Voor niet-metalen is de warmtegeleidingscoëfficiënt bij niet te lage temperaturen min of meer constant.
Voor vloeistoffen weet ik het niet direct, maar bij gassen neemt de warmtegeleiding toe bij toenemende temperatuur.

Gebruikersavatar
Berichten: 2.221

Re: warmtegeleidingscoefficient afhankelijk vd temperatuur?

Naessens schreef:
wo 04 sep 2019, 11:50
Is het Mpemba-effect ook bij vaste stoffen?
Is dat effect er wel bij vloeistoffen?

Ik heb nog niet kunnen vinden dat het onweerlegbaar aangetoond is.

Berichten: 11.833

Re: warmtegeleidingscoefficient afhankelijk vd temperatuur?

Het effect werkt uitsluitend met water, dat was het originele experiment.

Bovendien beschrijft het expliciet 'eerder bevriezen', dus dat zou alleen maar met een vloeistof kunnen.

Water is natuurlijk wel een extreem vreemde stof met gigantische smeltwarmte, warmtecapaciteit, uitzetting bij bevriezen etc. Voor zover ik weet is er geen andere stof die vergelijkbaar gedrag vertoond.

Uiteraard zijn er wel andere stoffen met een smeltpunt in de buurt van 0 celcius, geen idee of het daarmee ook gebeurt (en of dat ooit getest is).

Gebruikersavatar
Berichten: 71

Re: warmtegeleidingscoefficient afhankelijk vd temperatuur?

Is Wikipedia niet correct? https://nl.wikipedia.org/wiki/Mpemba-effect

Mpemba, waar het experiment naar genoemd is, deed het niet met water maar met roomijs.
Ik lees op wiki :

"Door Mpemba's oorspronkelijke metingen is bekend dat het effect opgaat voor roomijsmengsels. De meeste experimenten worden gedaan met water. Hoewel bekend is dat Mpemba-effect ook voor andere vloeistoffen, zoals glycerol, opgaat, is niet zeker of dat voor álle vloeistoffen zo is."

én dat het ook geldt voor afkoelen:

"Uit meerdere experimenten blijkt dat er nog een andere, logische, factor aan deze definitie kan worden toegevoegd, namelijk dat de warmere vloeistof ook sneller afkoelt dan de koudere. Stel het koude water begint op 20 graden Celsius, en het warme water op 30 graden. Het warme water zal in minder tijd naar 15 graden komen dan het koude water."
“Men and women are learning animals. If you do not see what they have learned, you're blind. They are creatures ever changing, ever improving, ever expanding their vision and the capacity of their hearts". Anne Rice (uit The Vampire Chronicles)

Berichten: 642

Re: warmtegeleidingscoefficient afhankelijk vd temperatuur?

Water koelt sneller af van 30°C naar 20°C dan van 20°C naar 10°C, daar heb ik geen variaties voor nodig in de warmte geleidings coefficient. Denk dat dit een "wetje" is van newton dat je leert in het middelbaar wanneer je voor het eerst aan differentiaal vergelijkingen begint.

Het mpemba effect wordt niet verklaart door verschillen in warmtegeleiding in functie van temperatuur, een simpele redenering kan dit zeer duidelijk weerleggen. De verklaring is dat het warmere water anders is dan het koude water, het bevat minder opgeloste gassen enz... . Je bent dus eigenlijk de afkoeling van 2 verschillende vloeistoffen aan het bespreken.
Het mpemba effect bestaat niet bij zuiver water of situatie's waarbij er totaal geen verschil is in compositie tussen het warme water en het koude water. Uiteraard beperkt alles wat we hier zeggen zich niet tot water. Het theoretisch berekenen uit "first principles" van het mpemba effect lukt niet maar dit is zeer normaal in dit soort van vraagstukken. Niet evenwichts thermodynamica is zeer moeilijk en het is vaak onduidelijk welke onzuiverheden een sterke invloed hebben.

Reageer