koudeoverdracht

Koudeoverdracht is in de thermodynamica de verplaatsing van thermische energie van een voorwerp met hogere temperatuur naar een voorwerp met lagere temperatuur, waardoor het warmer object afkoelt. Omdat kou zelf geen stof is, wordt koudeoverdracht opgevat als het verliezen van warmte-energie door een temperatuurverschil tussen systemen of omgevingen.

De drie hoofdmechanismen van koudeoverdracht zijn: geleiding, convectie en straling. Geleiding vindt plaats in vaste stoffen wanneer moleculen en vrije elektronen warmte van een deel van een materiaal naar een ander gedeelte overdragen; de stroom Q/t door een vlak prijs per oppervlakte kan worden uitgedrukt als Q/t = k A ΔT/Δx, waarbij k de warmtegeleidingscoëfficiënt is. Convectie gebeurt in vloeistoffen en gassen via de beweging van het fluïdum; de warmteoverdracht wordt beschreven met Q/t = h A ΔT, waarin h de warmteoverdrachtscoëfficiënt is. Straling is radiatieve uitwisseling tussen oppervlakken, vooral in het infrarode gebied; Q/t = ε σ A (T^4 − T_env^4), met ε emissiviteit en σ de Stefan-Boltzmann-constante.

Toepassingen van koudeoverdracht zijn breed en omvatten isolatie van gebouwen, koeling van elektronische apparatuur en voedselprocessen, en cryogenie. De maat voor de overdracht is het rendement in watt, met temperatuurverschil uitgedrukt in graden Celsius of Kelvin. Een vereenvoudigde beschrijving van convectieve afkoeling is Newtons afkoelingswet: dT/dt ∝ −ΔT, wat aangeeft dat afkoeling sneller verloopt bij een groter temperatuurverschil.

Voorbeelden zijn een kop koffie die afkoelt in kamerlucht, een koelkast die warmte onttrekt aan zijn inhoud, en een ijsblok dat warmte uit een ruimte opneemt door straling en convectie.