Bouwfysica 4
Les 1 – 03/02/25
Begrip: fysica
• Onderzoeken van alle verschijnselen in levenloze natuur waarbij geen
chemische veranderingen optreden
• Zwaartekracht, licht, magnetisme, nucleaire reacties, condensatie,
verdamping, straling, elektriciteit, trillingen, stabiliteit…
Begrip: bouwfysica
• Fysica, relevant voor gebouwen
Opbouw van de cursus
- Warmtetransport: theorie en rekenvoorbeelden en oefeningen (+/- 50%)
- Vochttransport: theorie en rekenvoorbeelden en oefeningen (+/- 35%)
- Akoestiek: theorie (+/- 15%)
Hoofdstuk 1: Warmtetransport
Wat is warmte?
• Een relatief laagwaardige vorm van energie
• Het is de maat van kinetische energie (snelheid) van moleculen
Je kan zowel (vloeibaar) water als stoom hebben van 100°C
• De temperatuur is gelijk maar ze zijn niet even warm
• Stoom is echter ‘warmer’ => bevat meer energie want de moleculen bewegen
sneller (hier zou je u harder aan verbranden)
Horizontale as: Q = warmte hoeveelheid in joule
Verticale as: T = temperatuur in graden Celsius
Een lineair verband tussen de energie-
inhoud van het water en de temperatuur ervan.
De temperatuur blijft gelijk: 100% vloeistof
Het water verdampt: 100% gas
,Latente warmte: iets dat aanwezig is maar niet expliciet
• Materie (bv. Water) heeft m.a.w. warmte nodig om te verdampen.
• De opgenomen warmte manifesteert zich niet in een
temperatuursverandering
• Omgekeerd komt er warmte vrij tijdens het condenseren van waterdamp
Voorbeeld: uit het dagelijks leven
1) Een sauna: temperatuur van 110°C
• Het is een droge ruimte – zeer lage luchtvochtigheid – weinig water in de lucht
• Stel men kapt water in de ruimte dan zal de luchtvochtigeid stijgen, er is water
in de lucht en dat zal gaan condenseren inplaats van verdampte
• Inplaats van latente warmte af te geven zal je het opnemen
2) Turks stoombad: temperatuur van 60°C
• De temperatuur is lager want de warmte van stoom is veel hoger – er is al veel
water in de lucht
- Wanneer er een temperatuurverschil bestaat tussen 2 punten of 2 materialen,
dan zal er steeds warmtetransport optreden van de warme punten/materialen
naar de koude punten/materialen.
• Dit warmtetransport gaat door totdat er een thermisch evenwicht bereikt
wordt, totdat beide punten/materialen de zelfde temperatuur hebben.
• M.a.w.: warmte zal steeds bewegen van een punt met hoge temperatuur naar
een punt met lage temperatuur.
- Temperatuurverschil = de drijvende kracht achter warmtetransport.
• Hoe hoger het temperatuurverschil, hoe groter de warmtestroom
Voorbeeld: Koffie met melk
- Je wilt je koffie zo warm mogelijk drinken
- Koffie gaat warmer zijn als je eerst melk erbij doet en dan gaat plassen dan
andersom, eerst plassen en dan melk
- Melk gaat de koffie afkoelen waardoor er tussen de koffie en de omgeving minder
temperatuurverschil is
• Hoe kleiner het temperatuurverschil, hoe kleiner de warmtestroom
,Warmtetransport kan op 3 verschillende manieren optreden:
- Geleiding
- Convectie
- Straling
1) Geleiding (synoniem = conductie)
- In een stof waar de moleculen gebonden zijn aan hun plaats (vaste stoffen,
stilstaande vloeistoffen en gassen) kan warmtegeleiding of –conductie
voorkomen.
- De warme moleculen trillen (relatief snel) om hun evenwichtstoestand.
• Zij geven deze trilling (=kinetische energie = warmte) door aan de koudere (dat
is trager trillende) moleculen in de omgeving.
- De moleculen blijven op hun oorspronkelijke plek.
• Er wordt dus warmte uitgewisseld zonder dat er massaverplaatsing
- Voorbeelden dagelijks leven? C + O2 => CO2
• Pook in het haardvuur
Warmte stijgt
• Voeten op koude vloer
Condensatieketels presteren goed als je oppervlakte verwarming hebt
2) Convectie
= een soort warmtetransport waarbij de verplaatsing van warmte samengaat met
de verplaatsing van massa
- Convectie is een vorm van warmtetransport in een bewegend fluïdum of tussen
een bewegend fluïdum en een vast oppervlak.
- Convectie is dus steeds gekoppeld aan de beweging van een fluïdum.
- Verschil in temperatuur = oorzaak van warmtetransport.
- De grootte van de warmtestroom tgv convectie is ook afhankelijk van de snelheid
waarmee het fluïdum langs het vast oppervlak strijkt
, - Voorbeelden uit het dagelijks leven:
• Luchtballon
• Blazen in de soep
• Een boiler
• “Warme lucht stijgt” (rook uit schoorsteen)
- Twee “soorten” convectie:
• Natuurlijke convectie (beweging fluïdum = gevolg van temperatuurverschil)
Convectie die ontstaat door natuurlijke beweging, veroorzaakt door
temperatuurverschillen
• Gedwongen convectie (beweging fluïdum = gevolg van bv. Ventilator)
Convectie waarbij de stroming actief wordt aangedreven door een
apparaat zoals een pomp of ventilator.
3) Straling
= Straling is het transport van elektromagnetische trillingen
= Voorbeelden:
• Geluid
• Licht
• Nucleaire straling
• Warmte
- Elk lichaam straalt warmte uit.
• Het resulterende warmtetransport is het verschil in straling tussen twee
lichamen.
- Straling heeft geen medium nodig (en gebeurt dus ook in het luchtledige)
- Straling is in alle richtingen gelijk
- Voorbeelden uit het dagelijks leven
De zon
Radiatoren (to radiate)
Koude ramen
Ook straling is een vorm van warmtetransport waarbij geen
massaverplaatsing plaatsvindt
Les 1 – 03/02/25
Begrip: fysica
• Onderzoeken van alle verschijnselen in levenloze natuur waarbij geen
chemische veranderingen optreden
• Zwaartekracht, licht, magnetisme, nucleaire reacties, condensatie,
verdamping, straling, elektriciteit, trillingen, stabiliteit…
Begrip: bouwfysica
• Fysica, relevant voor gebouwen
Opbouw van de cursus
- Warmtetransport: theorie en rekenvoorbeelden en oefeningen (+/- 50%)
- Vochttransport: theorie en rekenvoorbeelden en oefeningen (+/- 35%)
- Akoestiek: theorie (+/- 15%)
Hoofdstuk 1: Warmtetransport
Wat is warmte?
• Een relatief laagwaardige vorm van energie
• Het is de maat van kinetische energie (snelheid) van moleculen
Je kan zowel (vloeibaar) water als stoom hebben van 100°C
• De temperatuur is gelijk maar ze zijn niet even warm
• Stoom is echter ‘warmer’ => bevat meer energie want de moleculen bewegen
sneller (hier zou je u harder aan verbranden)
Horizontale as: Q = warmte hoeveelheid in joule
Verticale as: T = temperatuur in graden Celsius
Een lineair verband tussen de energie-
inhoud van het water en de temperatuur ervan.
De temperatuur blijft gelijk: 100% vloeistof
Het water verdampt: 100% gas
,Latente warmte: iets dat aanwezig is maar niet expliciet
• Materie (bv. Water) heeft m.a.w. warmte nodig om te verdampen.
• De opgenomen warmte manifesteert zich niet in een
temperatuursverandering
• Omgekeerd komt er warmte vrij tijdens het condenseren van waterdamp
Voorbeeld: uit het dagelijks leven
1) Een sauna: temperatuur van 110°C
• Het is een droge ruimte – zeer lage luchtvochtigheid – weinig water in de lucht
• Stel men kapt water in de ruimte dan zal de luchtvochtigeid stijgen, er is water
in de lucht en dat zal gaan condenseren inplaats van verdampte
• Inplaats van latente warmte af te geven zal je het opnemen
2) Turks stoombad: temperatuur van 60°C
• De temperatuur is lager want de warmte van stoom is veel hoger – er is al veel
water in de lucht
- Wanneer er een temperatuurverschil bestaat tussen 2 punten of 2 materialen,
dan zal er steeds warmtetransport optreden van de warme punten/materialen
naar de koude punten/materialen.
• Dit warmtetransport gaat door totdat er een thermisch evenwicht bereikt
wordt, totdat beide punten/materialen de zelfde temperatuur hebben.
• M.a.w.: warmte zal steeds bewegen van een punt met hoge temperatuur naar
een punt met lage temperatuur.
- Temperatuurverschil = de drijvende kracht achter warmtetransport.
• Hoe hoger het temperatuurverschil, hoe groter de warmtestroom
Voorbeeld: Koffie met melk
- Je wilt je koffie zo warm mogelijk drinken
- Koffie gaat warmer zijn als je eerst melk erbij doet en dan gaat plassen dan
andersom, eerst plassen en dan melk
- Melk gaat de koffie afkoelen waardoor er tussen de koffie en de omgeving minder
temperatuurverschil is
• Hoe kleiner het temperatuurverschil, hoe kleiner de warmtestroom
,Warmtetransport kan op 3 verschillende manieren optreden:
- Geleiding
- Convectie
- Straling
1) Geleiding (synoniem = conductie)
- In een stof waar de moleculen gebonden zijn aan hun plaats (vaste stoffen,
stilstaande vloeistoffen en gassen) kan warmtegeleiding of –conductie
voorkomen.
- De warme moleculen trillen (relatief snel) om hun evenwichtstoestand.
• Zij geven deze trilling (=kinetische energie = warmte) door aan de koudere (dat
is trager trillende) moleculen in de omgeving.
- De moleculen blijven op hun oorspronkelijke plek.
• Er wordt dus warmte uitgewisseld zonder dat er massaverplaatsing
- Voorbeelden dagelijks leven? C + O2 => CO2
• Pook in het haardvuur
Warmte stijgt
• Voeten op koude vloer
Condensatieketels presteren goed als je oppervlakte verwarming hebt
2) Convectie
= een soort warmtetransport waarbij de verplaatsing van warmte samengaat met
de verplaatsing van massa
- Convectie is een vorm van warmtetransport in een bewegend fluïdum of tussen
een bewegend fluïdum en een vast oppervlak.
- Convectie is dus steeds gekoppeld aan de beweging van een fluïdum.
- Verschil in temperatuur = oorzaak van warmtetransport.
- De grootte van de warmtestroom tgv convectie is ook afhankelijk van de snelheid
waarmee het fluïdum langs het vast oppervlak strijkt
, - Voorbeelden uit het dagelijks leven:
• Luchtballon
• Blazen in de soep
• Een boiler
• “Warme lucht stijgt” (rook uit schoorsteen)
- Twee “soorten” convectie:
• Natuurlijke convectie (beweging fluïdum = gevolg van temperatuurverschil)
Convectie die ontstaat door natuurlijke beweging, veroorzaakt door
temperatuurverschillen
• Gedwongen convectie (beweging fluïdum = gevolg van bv. Ventilator)
Convectie waarbij de stroming actief wordt aangedreven door een
apparaat zoals een pomp of ventilator.
3) Straling
= Straling is het transport van elektromagnetische trillingen
= Voorbeelden:
• Geluid
• Licht
• Nucleaire straling
• Warmte
- Elk lichaam straalt warmte uit.
• Het resulterende warmtetransport is het verschil in straling tussen twee
lichamen.
- Straling heeft geen medium nodig (en gebeurt dus ook in het luchtledige)
- Straling is in alle richtingen gelijk
- Voorbeelden uit het dagelijks leven
De zon
Radiatoren (to radiate)
Koude ramen
Ook straling is een vorm van warmtetransport waarbij geen
massaverplaatsing plaatsvindt
