Wat is warmte eigenlijk?

Infrarood is trilling. Ja ja. Misschien moeten we spelregels hier maar eens veranderen.

Ik voel de spanning en de fibratie. Geen trilling...
Oh mijn god... wat weer een krankXiniX antwoord. Dat je je zo belachlijk wil maken voor dat ene puntje.

@AM: Ja! Infrarood is een vorm elektromagnetische energie. Het propageert door de ruimte als een golf en is dus een trilling... De reacties hierboven zijn enerzijds kort door de bocht en anderzijds getuigend van weinig natuurkundige kennis. XiniX zegt dat energie een trilling is, gelijk heeft hij. Op wat details na, is zijn antwoord gewoon goed. Lees een boek ofzo.

@mh75: Gewoon goed? Kun je me dan even aangeven wat er dan trilt, behalve je verontwaardiging?

Het elektromagnetische veld trilt met een bepaalde frequentie, afhankelijk van de energieinhoud.

Ga eerst even een boekje lezen.
Walter Greiner (2001). Quantum Mechanics: An Introduction. Springer. ISBN 3540674586.

Een goede beschouwing van de vergelijking van Maxwell is misschien een beter startpunt.

Klopt niet helemaal. Zelfs bij 0 K, het absolute nulpunt, staan de atomen/moleculen niet helemaal stil. Volkomen stilstand kan niet, quantummechanisch gezien.

ctrl-c ctrl-v :(

Je legt hier een verband tussen de hypothetische "trilling" van een voorwerp, waarvan niemand weet wat die voorstelt, en de echt bestaande (aangetoonde, waargenomen) warmtetrilling van de moleculen van het voorwerp. Een verband tussen iets dat niet bestaat en iets dat wel bestaat is per definitie zinloos. --  Niet het voorwerp trilt, maar de moleculen.
--  Daardoor "ontstaat" geen warmte, die trilling IS warmte.
--  Omdat er nu al warmte is, is er geen "tegenenergie" - wat dat ook moge zijn.
--  Als de energiebron weg is, zal het voorwerp *niet* afkoelen. Het zal slechts afkoelen als het op één of andere manier in contact staat met een omgeving die kouder is.
--  Die magnetron heeft er werkelijk helemaal niets mee te maken. Jouw magnetronverhaal gaat net zo goed op voor een houtvuur, voor au-bain-marie, en voor halogeenverwarming.

De warmtetrilling is volgens mij dezelfde. Er trilt 'iets', moleculen. Als je warmte toevoegd (dit is dus al een hogere trilling), dan zal het voorwerp ook een hogere trilling aannemen (dus ook warm worden). Als je de warmte (dus de hogere trilling) wegneemt, dan zal het voorwerp weer afkoelen. Wil het voorwerp dan niet naar zijn eigen trilling terug?
Het is immers alleen maar hoger gaan trillen door de warmte (warmtetrilling). Welke energie is er nu nodig om het voorwerp weer naar zijn normale trilling terug te brengen? Dit is naar mijn idee de tegenenergie. of ik heb het helemaal mis.

Er trilt inderdaad iets: de moleculen. Het voorwerp trilt niet. Als je warmte toevoegt, voeg je energie toe. Geen trilling. In een straalkachel kun je bijvoorbeeld warmte toevoegen door er een elektrische stroom doorheen te sturen. Als je gelijkstroom neemt, stuur je wel energie, maar geen trilling. Die elektrische energie wordt omgezet in warmte-energie. Uit geen-trilling ontstaat trilling van moleculen. "Hoger" en "lager" trillen zijn begrippen uit de paranormale wereld. Die zijn niet van toepassing op de fysica. De fysica kent sterkere en zwakkere trillingen, snellere en langzamere trillingen. Bij een warm voorwerp trillen de moleculen sneller dan bij een koud voorwerp, en maken ze grotere bewegingen. Vergelijk het met een kind op een schommel. Koud betekent: het kind schommelt maar een heel klein beetje. Warm betekent: het kind schommelt hoger en sneller (bij een echte schommel lukt het niet sneller te gaan, maar je kunt je waarschijnlijk wel voorstellen wat ik bedoel). Dat is alles. Geen "hogere" of "lagere" trilling. Gewoon een bang kind dat maar een beetje schommelt, of een moedig kind dat heel hoog schommelt. Waarbij de moleculen, in tegenstelling tot het kind, ook langzaam en snel kunnen schommelen. De "eigen trilling" van het voorwerp bestaat niet. Net als bij de schommel: wat is nu de "eigen trilling" van een schommel? Je vraagt welke energie er nodig is om een voorwerp terug te brengen naar zijn normale trilling. Die vraag is niet te beantwoorden, omdat er geen "normale trilling" bestaat. Om een voorwerp af te koelen is dan ook geen energie nodig. Een voorwerp dat volledig is afgesloten van de omgeving, zal niet afkoelen. Dat komt door de wet van behoud van energie. Een voorwerp dat wel in contact staat met zijn omgeving zal wel afkoelen, tenminste, als die omgeving kouder is dan het voorwerp. Dat is een kwestie van overdracht van warmte-energie. Of die overdracht gaat door het uitstralen van (infrarood) licht of door directe afkoeling (onderdompelen in ijswater), maakt niet uit. In beide gevallen is voor de afkoeling geen energie nodig. De bestaande energie blijft 100% behouden; ze verspreidt zich slechts over het voorwerp plus omgeving.

Dompel je een warm voorwerp onder in koud water, dan zal het voorwerp afkoelen, en het water opwarmen. Normaal merk je dat laatste niet zo snel, omdat je meestal veel water gebruikt. Maar als een smid een witgloeiend stuk ijzer onderdompelt in een klein emmertje water, zal dat water daarna een heerlijke badtemperatuur hebben.

Ik probeer met je mee te komen. Mijn bedoeling van hoger en lager is inderdaad sneller of langzamer.
Met eigen trilling, bedoel ik in dit geval de trilling van de elektron om de molecuul heen. Want hoe sneller de trilling hoe warmer het voorwerp. Is het nu niet zo dat zo een elektron niet een 'eigen' trillingsfrequentie heeft? Een zogenaamde resonantie. Ik denk dan ook aan die brug in Amerika. Door de wind ontstond er een 'anti' resonantie waardoor de brug werd vernield.
Het was dus een trilling waar die brug helemaal niet tegen kon. Probeer het voorwerp niet om die 'eigen' trilling te behouden?
Als je een elektrische stroom door een voorwerp heen stuurt, dan zullen de elektronen gaan overslaan naar andere moleculen. Maar haal je die stroom weg (het spanningsverschil), dan zullen die elektronen weer terugvallen in hun eigen baan om die molecuul. Met zijn oorspronkelijke snelheid? Heb ik dit juist?

Bij warmte gaat het om het trillen van de moleculen (en atomen). Niet om het bewegen van de elektronen. Die elektronen gaan ook wel meebewegen als de moleculen (en de atomen) trillen. Daarbij kunnen ze in een andere baan rond de atoomkern komen, een baan met meer energie. Na een tijdje vallen ze terug naar de oorspronkelijke baan, en stralen ze hun energie uit. Wij zien dat als licht. Ik denk dat je dit bedoelt met de "eigen trillingsfrequentie" van een elektron. Rond elk atoom draaien meerdere elektronen. Elk elektron heeft een eigen energie. In het laagste energieniveau passen maximaal twee elektronen, in het volgende maximaal acht, en zo verder. De frequentie die daarbij hoort is niet van belang. Het enige dat van belang is is het energie*verschil* tussen twee niveaus, en de bij dat verschil behorende frequentie. Dat is de frequentie van bijvoorbeeld de natriumlampen in de straatverlichting. Elektronen willen wel terugvallen naar de laagst mogelijke energie die nog voor ze beschikbaar is. Voor moleculen geldt dat niet.

OK , dat is wat duidelijker. Dus het zijn de moleculen en atomen die gaan trillen bij warmte.
Dus een voorwerp heeft bij 20graden een bepaalde trilling en bij het absolute nul-punt geen enkele trilling. Bij extra warmte zal de trilling sneller zijn. Haal je die extra warmte weer weg, dan zal de trilling als weer als vanouds willen worden.
Klopt dit dan nog tot dus ver? Dus als je energie toevoegt die de atomen sneller laten trillen (zoals een magnetron), dan wordt het voorwerp warmer.
En als je extra warmte energie toevoegt, dan wordt de omgevingstemperatuur hoger en dus ook de temperatuur van het voorwerp. Die atomen trillen dan sneller.
Klopt dit ook?

Ja, dat komt in de buurt. Maar let op. Niemand of niets 'wil wat'. Je geeft er een te menselijke uitleg aan. En dat wat je stelt over de magnetron: Die warmt spullen op, vergelijkbaar met in een pannetje op een fornuis. Niets meer en niets minder, dus daar is niets mis mee.

Met een magnetron wordt het product warm door de atomen sneller te laten trillen (microgolfen). Een pannetjes, zal de omgeving verwarmen waarna de atomen sneller trillen. Daar zit wel degelijk een verschil in.
De uitkomst is hetzelfde, daar heb jij weer gelijk in.

@gdanonym, wat je net boven Antwoordmans reactie schreef, klopt in principe. Bij het absolute nulpunt is toch wel enige trilling aanwezig. Absolute stilstand is quantummechanisch gezien onmogelijk. Extra warmte (dat is hetzelfde als: meer energie) betekent hogere temperatuur, of snellere trilling - dat is hetzelfde. De moleculen energie ontnemen, waardoor ze langzamer gaan trillen, dat is hetzelfde als een lagere temperatuur. Het kind gaat weer minder hoog schommelen, zogezegd. In je laatste alinea meen ik te bespeuren (maar dat kan ik mishebben) dat je zegt: de magnetron laat de moleculen sneller trillen, en *daardoor* wordt het voorwerp warmer. Een houtvuur maakt de omgeving warmer, daardoor wordt het voorwerp warmer, en *daardoor* gaan de moleculen sneller trillen. Dat is in zoverre niet correct dat beide *daardoor*s niet geldig zijn. De magnetron laat de moleculen sneller trillen. Dat is *identiek* aan het verhogen van de temperatuur. Dus geen oorzaak en gevolg, maar twee manieren om hetzelfde te zeggen. Bij het houtvuur is het hetzelfde. Dus niet dat het voorwerp warmer wordt en dat "daardoor" de moleculen sneller gaan trillen. Nee, het voorwerp wordt warmer, de moleculen trillen sneller - dat zijn twee manieren om precies hetzelfde te zeggen.

Weet je dat zeker, of is dat een aanname? Het is voor mij een pure hypothese die ik eens dieper wil bekijken. Stel er ligt een kip in de magnetron. Door de microgolven zullen de atomen heel snel moeten gaan trillen wil er een hoge temperatuur op de hele kip komt.
Ik denk (nogmaals ik denk), dat op deze manier van verwarmen de atoomsnelheid veel hoger zal liggen, als wanneer je dezelfde kip op een vuur plaatst. Dat er een verschil is dat het vuur (warmte) van buitenaf wordt toegevoegd, of dat de warmte van binnenuit ontstaat. Immers een bord (zonder metaal) zal niet warm worden, uitsluitend wat warmte overnemen van de kip.

Bij de kip in de magnetron worden bepaalde stoffen (water) veel beter verwarmd dan andere stoffen (bot). Het water in de kip zal dus als eerste warm worden (dat is dus hetzelfde als snel bewegen). Het warme kipwater zal de rest van de kip verwarmen door gewone geleiding. Bij de kip in de pan wordt de buitenkant van de kip veel beter verwarmd dan de binnenkant. De warme buitenkant zal de binnenkant van de kip verwarmen door gewone geleiding. Als uiteindelijk de hele kip een bepaalde temperatuur heeft bereikt, maakt het niet meer uit hoe die temperatuur tot stand is gekomen. In beide gevallen zullen de atomen van de kip even snel bewegen - immers, bewegingssnelheid IS temperatuur.

Ja het eindresultaat zal hetzelfde zijn, qua temperatuur en snelheid. Maar tijdens dit proces heeft de magnetronmethode intern vele hogere temperaturen gehad dan de koekepanmethode.

Hoe weet je dat? In de koekenpan heb ik (de buitenkant van) een kip wel eens zo heet gemaakt, dat de kip verkoolde. De stoffen die daarbij ontstaan zijn kankerverwekkend. Met een magnetron is mij dat nog nooit gelukt.

Mooie leerzamen discussie!

@Cryofiel, dat lijkt me een logisch redenatie. Omdat de diepste kern van een warmtebron het warmste is. Dus die temperaturen zijn dan hoger. Het gas onder de koekenpan is toch ook het warmste. Ik vind het trouwens een hele verkeerde kant op gaan. Ik wilde eigenlijk weten of de trilling van atomen naar hun ideale snelheid terug willen gaan na het weghalen van de warmte-energie.

Ja, het was mij ook al opgevallen dat het onderwerp aan het verschuiven was. Is je vraag beantwoord?

Nee, het zit nog steeds in mijn stomme kop dat bij het weghalen van de warmte-energie, de trilling naar zijn ideale snelheid wil gaan. Dat dit een soort van tegen-energie moet zijn.

Tja, wij kennen geen tegen-energie. Bij het weghalen van de warmte-energie, neemt de temperatuur af. De snelheid waarmee de atomen en moleculen trillen, neemt af. Je kunt warmte-energie weghalen tot de atomen de laagste hoeveelheid beweging hebben die is toegestaan door de quantummechanica. Dan zit je bij het absolute nulpunt. Er is geen ideale snelheid. Een ideale snelheid zou een ideale temperatuur zijn, want trillingssnelheid is hetzelfde als temperatuur. Warmte-energie of trillingsenergie kunnen alleen maar positief zijn. Er is niet zoiets als een negatieve energie of een tegen-energie. Tenzij je afkoelen wilt beschrijven als het toevoegen van een negatieve hoeveelheid energie. Dat is in de wiskunde vaak handig om te rekenen, maar in de praktijk voeg je geen negatieve hoeveelheid energie toe, maar haal je een positieve hoeveelheid energie weg. De resonantie van die brug, waar je het eerder over had, was geen anti-resonantie. Het was juist een resonantie. Een positieve resonantie, natuurkundig gezien - al waren de gevolgen negatief, maar dat laatste is een waarde-oordeel.

Dat van die brug dat realiseerde ik me ook achteraf. Als die brug een trilling had, dan was die wind een slechte trilling die juist die resonantie veroorzaakte. Om even in goed en slecht te spreken. In een wereld van contradicties, zou er dan ook een trilling moeten zijn die juist goed is voor de brug. Waar de brug dus bij wijze van spreken juist sterker van moet worden. Of bij het stoppen van een elektrische stroom, waarna de elektronen weer hun baan opzoeken rond de molecuul. Is daar een energie voor nodig die dat veroorzaakt?

Je kunt een brug niet sterker maken door er een trilling doorheen te sturen. Je kunt een beginnende resonantie wel stoppen door er *dezelfde* trilling in te stoppen, maar dan in tegenfase. Neem een schommelend kind als voorbeeld. Als dat kind niets doet, en jij wilt het kind hoger laten schommelen, dan moet je aanduwen. Dat moet je precies in de maat doen, anders gaat het fout. Dat precies in de maat, dat heet: in resonantie. Probeer maar eens een kind twee keer per seconde aan te duwen. Dat zal erg weinig effect hebben, hooguit blauwe plekken in de rug van het kind. Anti-resonantie, als je het zo wilt noemen, kun je gebruiken als je juist wilt dat het kind *niet* gaat schommelen. Als er dan toch iemand het kind gaat aanduwen, kun jij op precies hetzelfde moment de andere kant op duwen (of trekken). Dan is het netto effect nul. Een andere manier om te zorgen dat het kind niet gaat schommelen, is die onverlaat die jouw kind toch wil aanduwen, wijsmaken dat hij twee keer per seconde moet duwen. Dan raakt het kind niet in resonantie, en zal er weinig gebeuren. Bij bruggen wordt die tweede methode gebruikt. Bij vliegtuigen overigens ook, daar wil je ook geen resonantie hebben van vliegtuigonderdelen op de motorfrequenties. Je zorgt er in beide gevallen voor dat de resonantiefrequenties ver buiten het frequentiegebied liggen dat normaal gesproken kan optreden. Bij wolkenkrabbers wordt ook de eerste methode (anti-resonantie) gebruikt. Zowel tegen aardbevingen als tegen heen en weer zwiepen in een orkaan. Bovenin de wolkenkrabber hangt een groot gewicht, en de wolkenkrabber zet zich af tegen dat gewicht om de trillingen binnen de perken te houden.

Over die elektronen: daar is geen energie voor nodig. Als er al een streven is in de natuur, dan is dat het streven naar een zo laag mogelijke energie. "Streven" is eigenlijk een verkeerde term, want deze term veronderstelt een menselijke intentie, een doelgerichtheid. De natuur is niet doelgericht; het zijn automatische processen die zodanig zijn, dat alles, wanneer je het aan zijn lot overlaat, naar een zo laag mogelijk energieniveau gaat. Een elektron dat in een aangeslagen toestand (meer energie) verkeert, kan daar blijven, of het kan terugvallen naar de basistoestand, met lagere energie, onder uitzending van een foton. Gedurende elke seconde is er een bepaalde kans dat het elektron terugvalt naar een lagere energie. Als dat eenmaal is gebeurd, kan het elektron nooit meer vanzelf een hoger energieniveau bereiken. Hoe meer seconden je wacht, hoe groter de kans dat het elektron is teruggevallen naar de lagere energietoestand. Wacht je lang genoeg, dan zullen alle elektronen zijn teruggevallen naar de lagere energie. Omdat de elektronen daarna nooit meer terugkunnen naar de hogere energie - hun energie zijn ze immers kwijt - lijkt het net of ze naar die lagere energie "willen". Maar het is geen wil, geen intentie; het is het gedrag van de natuur, een kwestie van statistiek. Om de elektronen toch weer terug te krijgen naar de hogere energie, moet je van buitenaf energie toevoeren. In een natriumlamp van de straatverlichting gebeurt dat door elektrische energie toe te voeren, die via een gasontlading de elektronen weer omhoogslaat naar de hogere energie - waarna ze weer terugvallen naar de lagere energie, onder uitzending van het bekende oranjegele licht. Waarna de gasontlading ze weer van nieuwe energie voorziet, enzovoort.

Over die elektron, het lijkt me dat er een energie nodig is om die elektron te vertragen zodat hij terugvalt naar de lagere energie. Wat veroorzaakt die vertraging, is dat een energievorm? Als hij terug 'wilt' vallen naar zijn lagere energie, is er dan niet een continue 'tegenenergie' aanwezig als hij door een hogere energie wordt gedreven. Dat die extra energie eigenlijk nog groter is dan men al denkt? Ik zit nu ook te denken aan die 'donkere energie'. Die energie die het universum laat uitdijen.
Het trillen van een atoom (de warmte), dat is ook uitdijen en inkrimpen. Kan daar een relatie zijn?

Wij hebben het vaak over energie bij spirituele zaken, deze zijn niet uit te leggen, niet te verklaren en niet te bewijzen, uitgaande dat het ook zo is, wat is het dan wel?
Het voelt vaak als een resonantie, van heel weinig tot heel heftig.
Als zeg maar, 20 mensen over een bepaalde plek lopen en 12 mensen voelen iets, zonder het van elkaar te weten, het ook niet verwachten en het ook nooit gevoeld hebben, dan kan je suggestie vrijwel uitsluiten.
Maar in welke richting moet je dan zoeken?
Een aards magnetisme?
Kosmische straling, dus wat?

@gdanonym, er is geen energie nodig om een elektron te vertragen. Op elk moment bestaat er een kans dat het elektron een brokje energie uitzendt - wij noemen dat een foton. Als het elektron zo'n foton uitzendt, verliest het elektron dus energie. Daarmee valt het terug naar een lager energieniveau. Op elk moment is er een kans dat het elektron een foton uitstraalt en terugvalt. Wacht je lang genoeg, dan komt de kans dat het elektron dit heeft gedaan, steeds dichter bij de 100%. Vaak spelen zulke processen zich af op tijdschalen van een miljardste seconde. "Lang genoeg" kan dus al 1 seconde zijn, want dat zijn al 1 miljard van die tijdseenheden. Het elektron "wil" dus niets, er is continu een *kans* dat het dat doet. Na voldoende tijd (een seconde dus) is die kans zó groot, dat we mogen stellen dat het elektron vrijwel zeker is teruggevallen naar een lagere energie. Dit is dus een spontaan proces. Er is geen externe kracht nodig, geen energie, geen tegen-energie. Over je laatste alinea: het trillen van een atoom is geen uitdijen. De meeste materialen zetten wel uit als ze warmer worden, maar zodra de energietoevoer stopt, en het materiaal dus dezelfde temperatuur houdt, zet het materiaal niet verder uit. Er zijn ook materialen als water. Neem water van 4 °C en koel het af. Dan zal dat water uitzetten, ondanks het feit dat het afkoelt, en dat de watermoleculen dus minder uitbundig zullen trillen.