Mechanikoki lanaren eta ohenaren arteko trukakortasuna
Artikul honetan, lan mekanikoaren eta kalorearen arteko ekintzasuna aztertuko dugu, hau da, lan mekanikoak eta kalorea elkarrekin bihurtu daitezkeela. Esperimentuak eta aurkitzeak ere ikusiko ditugu, eta horiek nola lagundu zuten termodynamikaren zientzia asmatzeko.
Zer da Lan Mekanikoaren Kalorearen Ekintzasuna?
Lan mekanikoaren kalorearen ekintzasuna lan mekanikoaren eta kalorearen arteko erlazioa deskribatzen duen terminoa da.
Sistema batean kalore unitario bat sortzeko beharrezkoa den lan kopurua bezala definitzen da. Lan mekanikoaren kalorearen ekintzasunaren sinboloa J da, eta Joulen konstantea edo Joulen lan mekanikoaren kalorearen ekintzasuna izendatu ohi da, lehen neurriaren zientzialariaren omenez.
Lan mekanikoaren kalorearen ekintzasunaren formula hau da:
non W sistema batean egin den lan kopurua den, eta Q sistemako kalore sortua den.
Lan mekanikoaren kalorearen ekintzasunaren unitatea joule per kaloria (J/cal) da, hau da, lan joule bat kaloria bat sortzen du. Kaloria bat gramoko ur baten tenperatura bat Fahrenheit gradu bat gehitzeagatik behar den kalore kopurua da.
Nola Aurkitu Zuten Lan Mekanikoaren Kalorearen Ekintzasuna?
Lan mekanikoak eta kalorea elkarrekiko aldatu daitezkeela esan zuen lehena Benjamin Thompson, Count Rumford izendapena duena, 1798an. Munichen arsenal batean kanon batzuei borrokatzen zaienean, frigortasun handia sortzen zen iragartzeko. Hona hemen kalorea ez zela material bat, aurretik uste zen bezala, baina mugimendu bat zela iruditu zion.
Hala ere, Rumford ez zuen balio zifra bat eman lan mekanikoaren kalorearen ekintzasunari, eta ez zuen kontrolatutako esperimentu bat egin bere neurketarako. Bere obserbazioak kalorien teoriaren defentsoreekin gatazka egiten zuten, kaloria fluido bat zela eta hotzetik gorrotara doazela uste zuten.
Lan mekanikoaren kalorearen ekintzasuna neurtzeko esperimentu zehatz bat egin zuen James Prescott Joule, inguruko fisikari eta birraile bat. 1845ean, "Lan Mekanikoaren Kalorearen Ekintzasuna" izeneko artikulu bat argitaratu zuen, non bere aparatu eta metodoa deskribatzen zituen.
Joule kobreko calorimetria bat erabili zuen, urarekin beteta eta paletak dituzten mekanismo bat erortzen ziren pisu batzuei lotuta.
Pisuak erortzen zirenean, paleta moztu zitzaizkion, eta calorimetrian sartutako ura agitzen zuten. Pisu eta paleten energia kinematikoa kaloreenergian bihurtu zen. Joule uraren tenperaturaren gorrimena neurtu zuen eta pisuen egindako lan kopurua kalkulatu zuen. Esperimentu hau errepikatu zuen pisu eta altueren desberdinetan, eta J-rentzat balio oso oso bat lortu zuen: 778.24 foot-pound-force per Fahrenheit gradu (4.1550 J/cal).
Joulen esperimentuak lan eta kalorea ekintzasuneko eta gordekoak zirela frogatu zuen,
hau da, ezin ziren sortu edo hondatu, baina forma batetik bestera aldatu behar ziren. Hau termodynamikaren garapenerako arrakasta handia izan zen, energia eta bere aldagaien ikerketa da.
Lan Mekanikoaren Kalorearen Ekintzasunaren Aplikazio Batzuk
Lan mekanikoaren kalorearen ekintzasunaren kontzeptuan aplikazio ugari daude zientzian eta ingeniaritzan. Adibidez:
Erreakzio kimikoetan dagoen energia motza motorretan erabiliz, energia mekaniko motza sortzen duen moduan.
Eskaintako lanaren eta emaitza gisa lortutako kalorearen arteko erlazioa kalkulatuz, makina eta prozesuen efizientzia kalkulatzeko.
Kalore hautsak erabiliz lan erabilgarria sortzen duten gailuak diseinatzeko, adibidez, termoelektriko generatzaileak.
Bizi dauden organismok nola erabiltzen duten metabolismoaren energia funtzio asko burutzeko ulertzeko.
Lan mekanikoaren kalorearen ekintzasuna beste kontzeptu garrantzitsu batzuekin erlazionatuta dago termodynamikan, hala nola entropia, kalor kapazitate espesifikoa, kalore latentza eta hedadura termikoa.
Iraultza
Artikul honetan, lan mekanikoaren kalorearen ekintzasunaren kontzeptuari buruz ikasi dugu,
hau da, sistema batean kalore unitario bat sortzeko beharrezkoa den lan kopurua. Frigortasuna eta ura moztu egiteko esperimentuetan Rumford eta Joule-ren aurkitzeak ikusi ditugu. Azkenik, kontzeptu hau zientzian eta ingeniaritzan duen aplikazioak eta ondorioak aztertu ditugu.
Esaldi hau: Errespetatu jatorrizkoa, partekatzeko diginitasun duen artikuluak, oraindik ezabatzeko eskaintzen baduzu, kontaktatu.
