Wat doet warmte eigenlijk met onze systemen en apparaten?

Warmte beïnvloedt niet alleen ons welzijn, maar ook de prestaties en levensduur van systemen en apparaten. Toch is het vaak lastig die effecten precies te meten. Jude Osara van de UT heeft echter een nieuw wetenschappelijk raamwerk ontwikkeld om de impact van warmte te kwantificeren

Zijn bevindingen zijn gepubliceerd in het artikel ‘Cool it! On energy dissipation, heat generation and thermal degradation: The microstructurothermal entropy and its application to real-world systems’.

Volgens de Verenigde Naties is het elektriciteitsverbruik voor koeling in 2040 waarschijnlijk verdubbeld. “Begrip van de rol van warmte is daarom essentieel voor betere ontwerpen, koelstrategieën en duurzaam gebruik van systemen”, vindt Osara, die hiervoor het concept introduceert van microstructurothermische (MST) degradatie: de door warmte veroorzaakte schade aan de microstructuur van materialen en systemen.

Van wielrenner tot batterij

“Mijn berekeningen tonen aan dat warmte niet alleen een bijproduct is, maar een actief mechanisme dat prestaties aantast en degradatie versnelt. Bij elitewielrenners die trainden bij 32 °C was de cardiovasculaire belasting 27% hoger dan bij 23 °C. Bij lithium-ionbatterijen bleek bijna 40% van het capaciteitsverlies terug te voeren op microstructurele thermische degradatie.”

Het raamwerk is toegepast op uiteenlopende systemen, van menselijke fysiologie tot batterijen, glijlagers en smeervet. De resultaten benadrukken het belang voor wetenschappers, ingenieurs en artsen om rekening te houden met het thermische mechanisme bij analyse, ontwerp en onderhoud.