Kost iets afkoelen altijd evenveel energie als verhitten?

Op zich lijkt mij dat wel zo, maar is dat ook altijd zo? En dan bedoel ik dus wel onder gelijke omstandigheden bij afkoelen en verhitten.

Stel ik neem een stuk metaal. Dat is 1000 graden en de omgeving is ook 1000 graden. Ik wil de temperatuur van het object 1000 graden verhogen tot 2000 graden. Daarna wil ik het weer afkoelen tot 1000 graden waarbij de omgeving in het begin ook 2000 graden is. Kost mij dat evenveel energie en geldt ongeacht de begintemperatuur (van 0K tot >miljoenK) en ongeacht het materiaal?

Weet jij het antwoord?

/2500

Het beste antwoord

Alles hangt er vanaf welke methode je gebruikt om op te warmen of af te koelen. In principe kan je al afkoelen door ergens ijs op te leggen en dat kost op zich weinig energie. Hoe dan ook: het kost zeker niet evenveel energie om aan een voorwerp een bepaalde hoeveelheid warmte toe te voegen of te onttrekken. Stel dat je aan een voorwerp 1000 J aan warmte zou willen toevoegen. Dan betekent dat meestal dat je die 1000 J eerst moet 'produceren' en dat dat je 1000 J aan energie kost. Wil je een voorwerp dan 1000 J gaan afkoelen (met een warmtepomp) dan hangt alles natuurlijk af van het rendement van die warmtepomp. Laat ons nu als voorbeeld een wartepomp nemen met een rendement van 400% dat betekent dat er per 400 J die wordt geproduceerd 100 J energie moet worden toegevoegd en dat 300 J in feite oorspronkelijk omgevingswarmte was. Om iets 1000 J af te koelen zou er dus slechts 333 J aan energie nodig zijn. In dat geval is er dus minder energie nodig om af te koelen dan om op te warmen. Dat veranderd natuurlijk indien het rendement van de warmtepomp slechts 200% zou zijn. Dan heb je 1000J aan energie nodig om 1000J warmte te onttrekken. In zulk geval zou het dus wel evenveel energie kosten (er van uitgaande dat je gekozen opwarmingsmethode een rendement van 100% heeft wat in praktijk natuurlijk ook het geval niet zal zijn). Maar zolang het rendement van de warmtepomp hoger is dan 200% zou je kunnen zeggen dat afkoelen minder energie kost dan opwarmen. Maar dat klopt in feite niet! Want bovenstaande vergelijking verloopt niet eerlijk! Je gebruikt een 'klassieke' energiebron om minstens 1000 J aan energie te produceren om iets op te warmen met een rendement tot maximaal 100% en om af te koelen een warmtepomp met een rendement van (opnieuw) bijvoorbeeld 400%. Zouden we die 1000 J ook opwarmen met een warmtepomp met zulk rendement kost het eigenlijk maar 250 J aan energie en is de overige 750 J onttrokken omgevingswarmte. En kijk: die 250 J die het kost om een voorwerp 1000 J op te warmen is nu minder dan de 333 J die het kost om dat voorwerp 1000 J af te koelen. Dus: het kost minder energie om een voorwerp op te warmen dan af te koelen.

nee, afkoelen kost geen energie. als iets afkoelt staat automatisch vast dat het betreffende object warmer is dan de omgeving, en zal dan warmte (energie) leveren aan de omgeving. heel makkelijk gezegd: bv. een stuk gloeiend metaal in een bak water, het metaal koelt af doordat het zijn energie aflevert aan het water. het water word warmer, dus het afkoelende metaal heeft energie geleverd. het verwarmde water kan gebruikt worden om een dynamo aan het draaien te krijgen, om vervolgens stroom te leveren. zeg maar het principe van een elecktricieitscentrale.

De energie die erin gestopt om van 1000 naar 2000 graden te komen komt helemaal terug als je van 2000 naar 1000 graden gaat. De soortelijke warmte heeft maar 1 waarde. Anders zou je een perpetuum mobile creëren. De energie die vrijkomt hoeft niet noodzakelijkerwijs teruggaan naar de bron die voor opwarming zorgde.

Stel zelf een vraag

Ben je op zoek naar het antwoord op die ene vraag die je misschien al tijden achtervolgt?

/100