Artikulua Beroaren definizioa Beroaren baliokide mekanikoa Beroaren ekuazioa
1. Beroaren definizioa
Tenperatura-aldeak dituzten objektuek elkar ukitzen badute, bero-transferentzia egongo da tenperatura altuko objektuetatik tenperatura baxuko objektuetara. Bero-transferentzia gelditzen da objektuek tenperatura berera iristen direnean. Adibidez, ur beroa ur hotzarekin nahasten badugu, beroa normalean ur berotik ur hotzera mugitzen da. Burdina beroa ur hotzean sartzen dugunean, beroa burdinatik uretara mugitzen da. Beroa isurtzeari utziko dio burdinak eta urak tenperatura berera iristen direnean. Erizain batek termometro bat zure gorputzean jartzen duenean, beroa...
Zure gorputza termometrora doa. Bero-transferentzia gelditzen da zure gorputza eta termometroa tenperatura berera iritsi direnean. Erabilitako termometroa merkuriozko termometroa bada, zure gorputza eta termometroa tenperatura berera iristen direnean, merkurioaren gainazala mugitzeari uzten dio. Merkurioaren gainazalean agertzen den zenbakia zure gorputzaren tenperatura da une horretan.
Naturalki, beroa automatikoki mugitzen da tenperatura altuko objektuetatik
Tenperatura baxuko objektuak. Bero-transferentziak elkar ukitzen duten objektuen tenperatura berdintzeko joera du. XVIII. mendean, fisikariek susmatzen zuten bero-fluxua fluido baten mugimendua zela, ikusten ez zen fluido mota bat (fluidoa isuri daitekeen substantzia da. Fluidoak likido eta gaseoso materialak barne hartzen ditu. Urak (likidoak) fluidoa barne hartzen du isuri daitekeelako. Aireak ere fluidoa barne hartzen du isuri daitekeelako). Fluidoari kalorikoa deitzen zaio. Kalorien teoria ez da gehiago erabiltzen, esperimentuaren emaitzetan oinarrituta kaloria horien existentzia ezin baita frogatu. XIX. mendean, James Prescott Joule (1818-1889) izeneko fisikari ingeles batek ontzi batean ura berotzen ikasi zuen gurpil irabiagailu bat erabiliz.
Esperimentuaren emaitzetan oinarrituta, Joulek sua erabiliz berotutako urarekin alderaketa bat egin zuen. Gar bat eta ura duen ontzi bat kontaktuan daudenean, beroa sutik (tenperatura altua) uretara (tenperatura baxua) mugitzen da. Suarekin kontaktuan jartzeagatik uraren tenperatura igotzearen eta irabiagailuak egindako lanaren ondorioz uraren tenperatura igotzearen arteko alderaketak egin ondoren, Joulek ondorioztatu zuen beroa tenperatura altuko objektu batetik tenperatura baxuko objektu batera mugitzen den energia dela. Beroa ez da energia (beroa ez da energia mota jakin bat, hala nola energia zinetikoa, energia potentziala, energia kimikoa, etab.). Beroa tenperatura-diferentziak direla eta mugitzen den energia da. Beraz, beroa tenperatura altuko objektuetatik tenperatura baxuko objektuetara isurtzen denean, energia tenperatura altuko objektuetatik tenperatura baxuko objektuetara mugitzen da. Energia-transferentzia gelditzen da objektuek ukitu ondoren tenperatura bera lortzen dutenean.
2. Bero unitatea eta beroaren baliokide mekanikoa
Bero unitateak kaloriak dira (cal laburdura gisa). Kaloriak ur gramo 1en tenperatura 1 °C igotzeko behar den bero kopurua dira.o (zehazki, 14.5etik aurrera oC to 15.5 oC). Behar den bero kopurua uraren tenperatura desberdinen arabera aldatzen da. Bero kopuru bera lortzeko, uraren tenperatura 1 C-ko igoerao 14.5eko tenperaturen artean bakarrik gertatzen da oC to 15.5 oC. Bero-unitateak maiz erabiltzen dira, batez ere elikagaien energiaren balioa kilokaloria (kcal) dela adierazteko. 1 kcal = 1000 kaloria. Beste izen batzuk 1 kcal = 1 Kaloria (K letra larria) dira. Britainiar sistemaren berotze-unitatea Btu da (britainiar unitate termikoa). 1 Btu = 1 libra (0.45 kg) uraren tenperatura 1 Fo igotzeko behar den bero-kantitatea (zehazki 63 oF-tik 64-era oF).
Beroa energiarekin lotuta dago, beraz, bero-unitateen eta energia-unitateen arteko erlazioa jakin behar dugu. Joulek eta beste zientzialari batzuek egindako esperimentuetan oinarrituta, badakigu 4.186 Joule-ko lana kaloria 1 beroren baliokidea dela.
1 kaloria = 4.186 Joule
1 kcal = 1000 kaloria = 4186 Joule
1 Btu = 778 oin (0.24 km). lb = 252 kaloria = 1055 Joule
(1 kaloria = 4.186 Joule eta 1 kcal = 4186 beroaren baliokide mekanikoa deritzo)
3. Beroaren ekuazioa
Tenperatura-aldeak dituzten objektuek elkar ukitzen badute, beroa tenperatura altuko objektuetatik tenperatura baxuko objektuetara mugitzen da, modu naturalean. Bero-transferentzia gelditzen da bi objektuak oreka termikoan daudenean. Bero-transferentziak elkar ukitzen duten objektuen tenperatura-aldaketak eragiten ditu. Azalpen labur honetan oinarrituta, ondoriozta dezakezu beroak (Q) objektu batekin eta objektuaren tenperaturaren (ΔT) aldaketekin, objektuaren masarekin (m) eta objektu motarekin erlazionatuta dagoela.
Beroaren (Q) eta tenperatura-aldaketaren (ΔT) arteko erlazioa
Zenbat eta bero gehiago, orduan eta tenperatura aldaketa handiagoa. Ondorioztatu daiteke bero kantitatea (Q) objektuaren tenperatura aldaketarekin proportzionala dela.
Q α ΔT —– 1. konparaketa
Beroaren (Q) eta objektuen masaren (m) arteko erlazioa
Bero kopurua (Q) objektuaren tenperatura aldaketaren proportzionala da. Zenbat eta ur gehiago, orduan eta bero gehiago behar da uraren tenperatura igotzeko.
Q α m —– 2. konparaketa
Beroaren (Q) eta objektu motaren (c) arteko erlazioa
Objektu baten tenperatura igotzeko behar den beroa objektu motaren araberakoa da.
Q α c —– 3. konparaketa
Goiko hiru konparaketak ekuazio batean elkartzen dira:
Q α mc ΔT
Q = mc ΔT
Hau da beroaren ekuazioa.
Deskribapena: Q = beroa (Joule), m = objektuaren masa (kg), c = bero espezifikoa (J / kg C o edo K)
